[發明專利]一種超高強韌貝氏體鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200910016600.6
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101586216A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 許榮昌;蔣鯉平;劉洪銀;周俊陵;張炯
• 申請（專利權）人: 萊蕪鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;C22C33/04;C21D8/00;B22D23/10
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司
• 代理人: 周慰曾

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，尤其涉及一種抗拉強度1800MPa，屈服強度1400MPa，延伸率20％以上的超高強韌貝氏體鋼及其制造方法，此鋼材適合用于耐磨、防護領域，特別適用于防護裝甲耐磨、工程機械、精密軸承、精密齒輪以及高速鋼軌用材料。

背景技術

鋼鐵是社會發展的基礎材料，需求量大，隨著各項技術的發展對對高強韌鋼鐵材料的需求越來越多。同時隨著能源危機、原料危機、環境保護的日益緊迫，提高鋼的強度，減少鋼材的產量，實現減量化生產，已經可不容緩。比如汽車工業的發展要求廉價的高強度高成型性鋼以滿足用較薄的鋼板制造更輕的形狀復雜的汽車結構件；高速列車的發展要求更高強度的螺栓、高強度且耐磨的鋼軌和輪轂等以滿足列車可高速運行足夠長的壽命；硬質防彈衣、運鈔車、警用裝甲車的發展要求強度更高且具有一定韌性的鋼板作為防彈材料用于防彈衣、鋼盔和裝甲。所以，超高強度鋼應用前景廣闊。目前的高強韌鋼存在許多缺點。馬氏體因為過飽和的碳可以得到很高的硬度使得我們可以獲得很高強度的馬氏體鋼，但是馬氏體鋼的致命缺陷是缺乏韌性。回火后的馬氏體鋼可以獲得一定的韌性但是其強度會下降。依靠金屬間化合物強化的馬氏體時效鋼可以在極高強度的情況下獲得充足的韌性，但其價格因為18-25wt.％左右的鎳的加入使其價格為普通鋼材的20倍左右。目前的2000MPa級馬氏體高強度鋼如4340鋼(含0.4C-0.7Mn-1.8Ni-0.8Cr-0.25Mo)經200℃以下回火，雖能得到約2000MPa的高強度，但延伸率較低(＜10％)，經200℃回火時的強度低于2000Mpa，而且，合金含量高；馬氏體時效鋼，含很低量碳和較高合金元素，如18Ni、8Co，以馬氏體內析出金屬間化合物加以強化；以及二次硬化超高強度鋼，系析出共格彌散碳化物為強化手段，加入較多量的Co以利碳的擴散，顯著的固溶強化和延遲回火時奧氏體的回復。在保證較高韌性條件下，強度可達2000MPa。由此開發出近代的新型超高強度鋼AF1410(0.16C-10Ni-2Cr-1Mo-14Co)，AF1410+Cr鋼(0.16C-10Ni-3Cr-1.2Mo-14Co)和AerMet鋼(0.24C-11Ni-3Cr-1.2Mo-13.4Co)經適當溫度回火，抗拉強度高達2000MPa或以上，韌性接近或超過40J。這兩類鋼都是在馬氏體強化的基礎上，引入沉淀強化，其析出物很細小，有助保證較好的韌性，但由于含大量合金元素，冶煉、加工要求復雜，致成本較高，不宜廣泛應用。中國期刊《兵器材料科學與工程》Vol.29?No.2?Mar.，2006《2200MPa級超高強度低合金鋼的組織和力學性能》一文公開了一種在4340鋼的基礎上，提高碳含量至0.5％(質量)左右，推出含Si為0.37％及1.75％兩種鋼，分別經200及270℃回火得強度分別為2205MPa和2235MPa，K1c分別為61.5MPa·ml/2和52.3MPa·ml/2。這類鋼的強韌性俱佳，但問題是含碳量大于0.5％，易形成滲碳體，呈現淬火脆性(晶間斷裂)以及高溫回火后的回火脆性，且合金含量高。中國專利200510023888.1發明了一種1000Mpa級高強度熱軋鋼板，其成分是(重量百分比)：C?0.17～0.21％、Si?1.5～2.2％、Mn?1.5～2.0％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al?0.015～0.060％、N≤0.0060％、Nb?0.010～0.050％、可加入Ti0.010～0.060％、Ca≤0.0050％，其余是Fe和不可避免的雜質。制造方法包括如下步驟：a.按上述成分冶煉、澆鑄、形成板坯；b.加熱，將板坯加熱至1100～1250℃；c.熱軋，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大于80％，終軋溫度800～900℃；d.冷卻，終軋后的鋼板以50℃/s以上的冷卻速度冷到650～780℃，空冷6～15秒鐘；e.再冷卻，以50℃/s以上的冷速冷卻到350～450℃的溫度范圍內；f.卷取，卷取后空冷至室溫。屬于TRIP鋼的一種，利用殘余奧氏體的變形在彈擊過程中吸收能量以提高性能。但是，其強度和塑性均遠低于應用本發明制備的高強度貝氏體鋼。

發明內容