[发明专利]一种获得合金钢晶内针状铁素体的组织调控方法

说明书

本发明公开了一种获得合金钢晶内针状铁素体的组织调控方法，属于金属材料组织调控领域。所述组织调控方法应用于含碳量0.6wt％、合金元素10wt％的高碳高合金钢，包括：将合金钢半固态坯料加热至半固态温度区间，加热温度控制在高于固相线50℃以内，预设保温时间，控制液相率≤25％；达到预定的保温时间后，在压力机上进行半固态成形，得到半固态成形制件，变形量≤50％；完成半固态变形之后，由半固态温度区间冷却至室温，冷却速度为0.5℃/s～10℃/s。本发明组织调控过程不需要目前合金钢晶内针状铁素体调控所需的特殊化学冶金或外场环境，处理过程简单易行，改善了材料的组织结构，提高了材料力学性能，同时丰富了合金钢显微组织调控理论。

技术领域

本发明属于金属材料组织调控领域，具体涉及一种获得合金钢晶内针状铁素体的组织调控方法。

背景技术

在金相组织中，晶内针状铁素体作为一种非常细小而又交叉互锁的板条状组织，分布在原奥氏体晶粒内，是一种热力学非平衡组织，一方面能够使钢的组织细化，提高其强度和硬度；另一方面，晶内针状铁素体形成的大角度晶界能有效阻碍钢中裂纹的扩展，提高韧性。晶内铁素体组织改善了管线钢、船体钢等焊接过程中热影响区性能，提升了高品质非调钢的韧性水平。因此，需要采取合适的手段对晶内针状铁素体进行调控。

现有技术中，一般采用氧化物冶金方法调控晶内针状铁素体，通过施加特定的非金属夹杂物或析出物控制手段，在微细夹杂物或析出相的诱导作用下，在奥氏体晶粒内形成晶内针状铁素体。但是，氧化物冶金方法调控晶内针状铁素体一般需要外场处理或特定的化学冶金方式来实现。例如，申请号为202010793049.2的中国专利公开了一种氧化物冶金强化金属组织的方法，需要通过脉冲磁场来诱导晶内针状铁素体形成。外场处理或特定的化学冶金方式对晶内针状铁素体的调控提出了较高的要求，制备过程复杂，成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种获得合金钢晶内针状铁素体的组织调控方法，改善合金钢的组织结构，提高力学性能，并简化组织调控工艺。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种获得合金钢晶内针状铁素体的组织调控方法，所述合金钢含碳量0.6wt％，合金元素10wt％；所述组织调控方法包括如下步骤：

步骤S1，将合金钢半固态坯料加热至半固态温度区间，加热温度控制在高于固相线50℃以内，预设保温时间，控制液相率≤25％；

步骤S2，达到预定的保温时间后，在压力机上进行半固态成形，得到半固态成形制件，变形量≤50％；

步骤S3，完成半固态变形之后，由半固态温度区间冷却至室温，冷却速度为0.5℃/s～10℃/s；

在上述过程中，基于合金钢中存在的合金碳化物，在合金钢半固态变形及冷却过程中析出弥散碳化物，诱导晶内针状铁素体形核，并在冷却过程中长大，最终获得晶内针状铁素体组织。

作为本发明的一个优选实施例，所述半固态温度区间根据合金钢的固相线温度来制定。

作为本发明的一个优选实施例，所述半固态温度区间为1200℃～1300℃。

本发明实施例所提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明实施例所提供的获得合金钢晶内针状铁素体的组织调控方法，不需要目前合金钢晶内针状铁素体调控所需的特殊化学冶金或外场处理方法，处理过程简单易行，改善了材料的组织结构，提高了材料力学性能，同时丰富了合金钢显微组织调控理论。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明