[发明专利]一种低合金高强韧性马贝复相钢的制备工艺

说明书

一种低合金高强韧性马贝复相钢的制备工艺，将主要化学成分质量百分比为：碳含量C＝0.15～0.25％、锰含量Mn＝1.5～2.5％、硅含量Si＝1.5～2.5％、铬含量Cr＝0.5～1.5％，同时含有含量不高于0.5％的少量Mo元素，其余为铁Fe元素的低合金钢，通过高温均匀化处理、高温锻造、淬火冷却、两相区加热、分步冷却及低温回火的步骤，即完成低合金高强韧性马贝复相钢及制备工艺，该工艺所获得的均匀细小板条状下贝氏体/马氏体复相组织，片层细小均匀、组织致密，强韧性显著提高；本发明分别从合金设计、工艺参数及冷却方式等三方面进行优化改进，具有制备工艺简单、生产成本低、产品强度高韧性够及符合环保有利于推广应用的优点。

技术领域

本发明属于高强钢技术领域，尤其涉及一种低合金高强韧性马贝复相钢的制备工艺。

背景技术

钢铁材料的强度与韧性(包括塑性)通常相互对立，强度越高，塑性和韧性往往越低。对于超高强钢，该矛盾尤为突出，其生产和服役过程中普遍存在的技术难点即为塑性和韧性不足。随着现代工程技术的发展，高速列车、汽车轻量化、大型飞机等都对钢材力学性能提出了越来越高的要求，如：提高承载能力的同时减轻设备自重，提高运行速度、提高安全可靠性及节能减排等。高强结构钢，必须以更高的力学性能、更好的使用安全性和循环利用性来满足社会需求。尽管利用高合金化，加入大量贵重合金元素，可使高强钢获得较佳的强韧性配合，但成本也随之增加。因此，开发具有高强韧性的新钢种、新工艺是解决现代工程问题的关键。例如，中国专利“一种中碳铬钼高强钢的热处理方法”(公开号：CN110257595A)所涉及的中碳钢热处理方法，主要采用调质处理工艺(淬火+高温回火)，以改善综合力学性能，可应用于电梯紧固件、承载梁、传动轴等关键部件。目前，高强钢在研发、生产及应用方面主要面临以下问题：(1)强度高而韧性、塑性较低：随着钢材强度的提高，韧性与塑性会明显降低，高强钢的脆性断裂对设备的安全性提出挑战，同时也不利于加工及应用推广；(2)制造成本高：高强钢通常含有大量贵重金属元素，生产成本高；(3)制备工艺复杂：高强钢制备工艺往往较为复杂、耗时长，工艺适应性低，加工难度大。例如，采用淬火-分配(QP)钢或淬火-分配-回火(Q-P-T)工艺的高强钢，对温度、时间等参数控制极为严格，工序耗时也较长；采用等温淬火的贝氏体高强钢，往往需要盐浴长时间等温处理，耗时较长，而且盐浴工艺不利于工作环境与环保的改善。因此，非常有必要开发一种强度高、韧性够、成本低、工艺简化，同时符合环保要求的高强钢，以满足现代基础工业发展的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低合金高强韧性马贝复相钢的制备工艺；能够通过合金化，稳定过冷奥氏体，提高淬透性，降低贝氏体转变温度，有利于形成细小均匀的马贝复相组织；通过控制奥氏体化和施加高温变形以细化原始奥氏体晶粒尺寸；通过控制冷却速率获得具有精细结构的马贝复相组织；最终获得细小均匀马贝复合组织，在保持高强度的同时，获得良好的韧性；具有制备工艺简单、生产成本低、产品强度高韧性够及符合环保有利于推广应用的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低合金高强韧性马贝复相钢的制备工艺，具体步骤如下：

步骤一、高温均匀化处理：

将主要化学成分质量百分比为：碳含量C＝0.15～0.25％、锰含量Mn＝1.5～2.5％、硅含量Si＝1.5～2.5％、铬含量Cr＝0.5～1.5％，同时含有含量不高于0.5％的少量Mo元素，其余为铁Fe元素的低合金钢加热至1150～1230℃，保温30～90分钟，获得组织均匀的单相奥氏体组织；

步骤二、高温锻造：

保温之后立即对工件进行高温锻造，终锻温度区间为1080～930℃，锻造比保持5～8，细化晶粒，获得致密细小的奥氏体组织；

步骤三、淬火冷却：

将终锻后的工件快速淬火冷却至室温，获得以马氏体为主的组织，淬火介质采用热水或热油(60±15℃)；