[发明专利]一种同时提高低碳低合金钢强度和塑性的方法

说明书

本发明涉及一种同时提高低碳低合金钢强度和塑性的方法，属于金属材料技术领域。所述方法通过对含有Mo且含有V、Nb和Ti中一种以上的淬火态低合金钢依次进行回火处理、动态大变形和退火处理，得到一种同时具有高强度和高塑性的低碳低合金钢。含强碳化物形成元素的回火态低碳低合金钢中析出的碳化物可以在动态大变形过程中进一步细化晶粒，而在后续退火过程中细小弥散碳化物的大量析出在提供显著的第二相强化效果的同时也有利于钢塑性的改善。

技术领域

本发明涉及一种同时提高低碳低合金钢强度和塑性的方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

低碳低合金钢(碳元素含量小于等于0.2％，合金元素总量小于5％的合金钢)通常具有较高的强度(屈服强度500-900MPa)，良好的塑性(延伸率10％-20％)以及较低的成本，被广泛应用在建筑、汽车、桥梁、船舶、压力容器、海上石油钻井平台等各种工程结构件中，具有显著的经济价值和社会效益。然而，近几十年来，工程应用的持续发展，对钢的力学性能，特别是屈服强度和塑性提出了更高的要求。

大变形工艺是一种强化钢的常用方法，按照变形的应变率来划分，大变形工艺可分为低应变率大变形(等径角挤压，高压扭转，轧制等)以及动态大变形(霍普金森压杆，高速锤，动态等静角挤压，动态高压扭转等)。大变形工艺的目的是通过变形处理细化钢中晶粒并在其中引入高密度的位错以提供显著的细晶强化和位错强化，与低应变率大变形相比，动态大变形工艺具有更好的强化效果。然而在现有研究中，动态大变形工艺在显著改善回火态高合金钢以及淬火态低合金钢强度的同时往往会导致其塑性急剧降低，通常需要后续的退火处理以改善钢的塑性，但退火会导致钢的强度明显下降，且塑性也难以恢复至原有水平，无法实现良好的强塑性匹配。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种同时提高低碳低合金钢强度和塑性的方法。所述方法通过对含强碳化物形成元素的淬火态低合金钢依次进行回火处理、动态大变形和退火处理，使低碳低合金钢强度和塑性同时得到提升，得到了具有优异的强塑性匹配，屈服强度大于1000MPa且延伸率超过16％的低碳低合金钢。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种同时提高低碳低合金钢强度和塑性的方法，所述方法步骤包括：

(1)将低碳低合金钢的钢件进行完全奥氏体化处理，处理结束后于水中淬火至室温，得到淬火态低碳低合金钢；其中，所述低碳低合金钢的低合金化学成分中包括Mo且包括V、Nb和Ti中的一种以上；

(2)将所述淬火态低碳低合金钢件进行回火处理，回火处理结束后冷却至室温，得到回火态低碳低合金钢；

(3)对所述回火态低碳低合金钢进行动态大变形处理，得到大变形后的低碳低合金钢；其中动态大变形处理时，应变量为0.2-3.0，应变率为10²-10³s^-1；

(4)将所述大变形后的低碳低合金钢进行退火处理，随后冷却至室温，得到一种同时具有高强度和高塑性的低碳低合金钢。

优选的，步骤(1)中Mo占所述低碳低合金钢的质量分数为0.2-0.4％。

优选的，步骤(1)中V占所述低碳低合金钢的质量分数为0＜V≤0.05％，Nb占所述低碳低合金钢的质量分数为0＜Nb≤0.06％，Ti占所述低碳低合金钢的质量分数为0＜Ti≤0.50％。

优选的，步骤(1)中V占所述低碳低合金钢的质量分数为0＜V≤0.05％，Nb占所述低碳低合金钢的质量分数为0＜Nb≤0.06％，Ti占所述低碳低合金钢的质量分数为0＜Ti≤0.50％，Mo占所述低碳低合金钢的质量分数为0.2-0.4％。