[发明专利]一种热稳定性良好含铌纳米贝氏体钢的制备方法

说明书

一种热稳定性良好的含铌纳米贝氏体钢的制备方法，属于钢铁材料领域。将含铌纳米贝氏体钢坯料在完全奥氏体化温度(Ac3)以上50～100℃保温0.5～1.0h；然后以20～50℃/s的速率直接冷却到马氏体开始相变温度(Ms)以上5～15℃进行等温贝氏体转变，等温时间为1.0～2.0h；或直接冷却到马氏体开始相变温度(Ms)以下5～8℃形成少量马氏体，随后升温到马氏体开始相变温度(Ms)以上5～15℃进行二步等温贝氏体转变，等温时间为0.5～1.0h。最后空冷至室温。所述纳米贝氏体钢的化学成分为：C 0.25～0.30％；Si 1.2～1.5％；Mn 1.0～1.7％；Cr 1.2～1.5％；Al 1.5～2.0％；Mo 0.8～1.0％；Ni 0.6～1.0％；Nb 0.015～0.020％，其余为铁及不可避免的杂质。本发明涉及工艺无需复杂的轧制变形，相变完成时间短，在细化纳米贝氏体显微组织的同时还可保证纳米贝氏体钢在高温时的力学稳定性。

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，具体涉及一种热稳定性良好含铌纳米贝氏体钢的制备方法。

背景技术

纳米贝氏体钢，又称低温贝氏体钢或超细贝氏体钢，多采用高碳高硅的合金成分，在马氏体相变开始温度(Ms)以上(200～300℃)进行长时间等温贝氏体相变，以获得纳米级别贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体。硬相的贝氏体铁素体板条内的高位错密度可提供较高的强度，软相的残余奥氏体(薄膜状残余奥氏体和块状残余奥氏体)可保证材料有相当的塑性和韧性。但高碳高硅贝氏体钢中纳米贝氏体相变时间随相变温度的降低而延长，且所得显微组织中含有较多的块状残余奥氏体(～20％)，在塑性变形过程中发生形变诱导相变现象，将有损于贝氏体钢的韧性。此外，高碳高硅纳米贝氏体钢的热稳定性较差。受热时薄膜状残余奥氏体因其较高的碳含量容易分解为碳化物，对贝氏体铁素体板条的粗化作用减弱，从而明显降低纳米贝氏体钢的强度和韧性。

现已公布的“一种微纳结构贝氏体钢的热处理方法”(CN110527794A)实施两步等温贝氏体相变，低温贝氏体+碳配分转变和低温贝氏体+深冷处理三种热处理方法，可明显加速贝氏体相变，细化块状残余奥氏体。公开号为CN109897943B的发明专利通过对纳米贝氏体尺寸及该尺寸对应的组织含量进行控制，从而精确地把握材料的力学性能。“一种低温贝氏体钢的制备方法”(CN110129525A)针对高碳(0.77～0.84％)化学成分，完全奥氏体化后淬火至Ms点以下形成少量马氏体，随后进行等温贝氏体相变，可缩短相变孕育期。但是，生产工艺相对复杂，而且难以精确控制。并且对制备出的纳米贝氏体钢的热稳定性的研究尚未报道。

发明内容

本发明为弥补上述技术和产品存在的缺陷与不足，提供了一种热稳定性良好含铌纳米贝氏体钢及制备方法，该方法添加少量的铌元素，在加速贝氏体相变的同时还提高了纳米贝氏体钢在高温时的力学稳定性，在工业生产上具有重要的推广价值。

一种热稳定性良好的含铌纳米贝氏体钢的制备方法，其特征在于所述纳米结构贝氏体钢的化学成分中：C 0.25～0.30％；Si 1.2～1.5％；Mn 1.0～1.7％；Cr 1.2～1.5％；Al 1.5～2.0％；Mo 0.8～1.0％；Ni 0.6～1.0％；Nb 0.015～0.020％，其余为铁及不可避免的杂质。将纳米贝氏体钢在完全奥氏体化温度(Ac3)以上50～100℃保温0.5～1.0h；然后以20～50℃/s的速率直接冷却到马氏体相变开始温度(Ms)以上5～15℃进行等温贝氏体转变，等温时间为1.0～2.0h，最后空冷至室温；

或将纳米贝氏体钢在完全奥氏体化温度(Ac3)以上50～100℃保温0.5～1.0h；然后以20～50℃/s快速冷却到马氏体相变开始温度(Ms)以下5～8℃形成少量马氏体，随后升温到马氏体相变开始温度(Ms)以上5～15℃进行二步等温贝氏体转变，等温时间为0.5～1.0h。最后空冷至室温。