[發(fā)明專利]一種低溫溫軋制備2000MPa級(jí)納米尺度貝氏體鋼工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310424351.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN103468906A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙愛民;黃耀;汪小培;何建國(guó);耿志達(dá);趙征志;趙復(fù)慶;何青;程俊業(yè);李亮;劉強(qiáng);米振莉;唐荻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D8/02
• 分類號(hào): C21D8/02;C22C38/38
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及到2000MPa級(jí)納米尺度貝氏體鋼的制備工藝，

背景技術(shù)

強(qiáng)度是鋼鐵材料發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，為了獲得高強(qiáng)度鋼鐵材料廣大科研工作者做了大量研究工作。研究發(fā)現(xiàn)，鋼鐵材料內(nèi)部的缺陷使鋼材的實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)小于理論強(qiáng)度，降低材料尺寸可使材料內(nèi)部缺陷相對(duì)減少甚至消除。如碳納米管，因其尺寸足夠小使得缺陷出現(xiàn)幾率小，具有極高強(qiáng)度。但在鋼鐵材料中納米尺度的材料沒有實(shí)際的應(yīng)用意義。Bhadeshia認(rèn)為，在鋼鐵材料內(nèi)部引入更多的缺陷可以達(dá)到強(qiáng)化材料的作用，他設(shè)法在鋼中儲(chǔ)蓄缺陷從而阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)以提高材料強(qiáng)度。利用引入缺陷這一構(gòu)想，Bhadeshia成功制得了強(qiáng)度為5.5GPa的鋼線。但是，因其成型工藝受限這種高強(qiáng)度鋼簾線的尺寸只能在微米尺度。

鋼鐵材料中，貝氏體鋼由于具有較高強(qiáng)度和良好的韌性，一直是鋼鐵材料界的研究重點(diǎn)。20世紀(jì)30年代Devenport和Bain發(fā)現(xiàn)了貝氏體組織，經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，貝氏體鋼的相變機(jī)理和熱處理工藝逐漸完善。近十年來，一系列高強(qiáng)高韌貝氏體鋼受到鋼鐵界重視，有學(xué)者稱這一系列鋼為超級(jí)貝氏體鋼，如超細(xì)貝氏體鋼（ultra-fine?bainiticsteels）、先進(jìn)貝氏體鋼（advanced?bainitic?steels）、超強(qiáng)貝氏體鋼（ultra?strength?bainitic?steels）、無碳化物貝氏體鋼（carbide-free?bainitic?steels）、納米結(jié)構(gòu)貝氏體鋼（nanobainitic?steels）、超級(jí)貝氏體鋼（super?bainitic?steels）等。

2002年，Bhadeshia團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新型的超高強(qiáng)度納米貝氏體鋼。該鋼含碳量為1%、含硅1.5%，系高碳高硅鋼，通過等溫淬火的工藝，即經(jīng)奧氏體化保溫后快冷至100～250℃之間某一溫度等溫淬火，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間等溫獲得細(xì)小貝氏體組織。這種低溫轉(zhuǎn)變的貝氏體亞結(jié)構(gòu)為20～40nm厚的條狀貝氏體鐵素體組織，鐵素體條間是薄膜狀的富碳?xì)堄鄪W氏體。該低溫等溫淬火工藝制備的貝氏體鋼力學(xué)性能極好，抗拉強(qiáng)度高達(dá)2.5GPa，硬度超過600HV，且韌性為30～40MPa·m^1/2。盡管納米貝氏體鋼具有超高強(qiáng)度和良好的韌性，但是制備耗時(shí)長(zhǎng)，有些甚至需要幾天乃至幾十天。因此，縮短等溫淬火的時(shí)間，加速貝氏體的相變過程，是解決納米貝氏體鋼產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于利用熱軋后鋼板余熱進(jìn)行低溫溫軋并結(jié)合罩式退火的方法，生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)貝氏體鋼。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種低溫溫軋制備2000MPa級(jí)納米尺度貝氏體鋼工藝，該工藝適用的貝氏體鋼化學(xué)質(zhì)量百分比如下：

C0.69～1.05%；

Si1.50～2.00%；

Mn1.80～2.50%；

Cr0.90～1.50%；

Mo0.20～0.30%；

V0.05～0.15%；

Nb0.04～0.07%；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；

其具體步驟如下：

1)按照化學(xué)成分質(zhì)量百分比稱取原料，進(jìn)行冶煉、澆鑄；

2)鑄坯經(jīng)1200℃～1250℃加熱，保溫4～6小時(shí)均熱后，在A_r3以上高溫區(qū)終軋，終軋溫度在900℃～1000℃，軋后層流冷卻至300℃～600℃。

3)將2）中冷卻到300℃～600℃的熱軋板通過層流冷卻線后的冷軋機(jī)，進(jìn)行單道次10%～20%壓下率的低溫溫軋；

4)將3）中溫軋后鋼板卷取后投入罩式退火爐，爐溫200℃～300℃，保溫時(shí)間3h～6h，保溫后空冷。

本發(fā)明主要涉及到制備一種2000MPa級(jí)、具有納米尺度貝氏體組織的超高強(qiáng)鋼，其超細(xì)貝氏體中亞結(jié)構(gòu)為厚度20～40nm的薄片貝氏體鐵素體和厚度小于10nm的富碳?xì)堄鄪W氏體薄膜，組織中無滲碳體析出。將高溫均勻化退火后鋼坯于單相奧氏體區(qū)溫度熱軋，熱軋后層流冷卻至貝氏體相變開始溫度與馬氏體相變開始溫度之間某一溫度，在該溫度下進(jìn)行低溫溫軋，軋后鋼板投入罩式退火爐保溫3～6小時(shí)移出，空冷至室溫即可獲得級(jí)超細(xì)貝氏體鋼。

利用熱軋后鋼板余熱進(jìn)行低溫溫軋并在罩式退火爐中低溫保溫的方法是本發(fā)明在保證獲得納米結(jié)構(gòu)貝氏體組織的前提下，縮短貝氏體相變時(shí)間的主要特征。