[發明專利]一種具有TRIP效應的超細結構貝氏體鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201410328892.8
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104087824A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 趙愛民;智超;何建國;趙復慶;曾尚武;周開春;胡漢江;丁簫楠;趙征志;武會賓;米振莉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/06
• 分類號: C22C38/06;C22C33/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

技術涉及到一種具有TRIP效應的超細結構貝氏體鋼及其制備工藝，屬于高強度、高塑性鋼領域，其主要涉及到一種以超細結構無碳化物貝氏體和殘余奧氏體為主體的貝氏體鋼，貝氏體片層間距小于600nm，其在變形過程中發生TRIP效應，提高其抗拉強度和延伸率，從而大大提高其綜合性能。?

背景技術

氏體鋼是一種具有較高強度和良好韌性的鋼種，一直是鋼鐵材料界研究的重點。20世紀30年代，美國人Bain等發現低合金鋼在中溫條件下，等溫可以獲得一種與高溫轉變以及低溫轉變都不同的組織，該組織具有較高的強韌性能，之后被人們稱為貝氏體。50年代，英國人Pickering等發明了Mo-B系空冷貝氏體鋼，加入合金元素Mo、B使鋼在比較寬的連續冷卻速度范圍得到貝氏體組織，簡化了加工工藝，但是Mo元素價格昂貴，轉變溫度高，得到的組織粗大，產品強韌性比較差，使其發展受到了一定的限制。70年代，我國清華大學方鴻生等研發出一種在正火狀態就可以獲得貝氏體組織的Mn-B系貝氏體鋼，Mn顯著降低轉變驅動力，降低貝氏體轉變溫度，細化晶粒尺寸，改善了韌性和強度。?

003年，英國劍橋大學Bhadeshia教授等人利用Si對碳化物析出的抑制作用研制出了超級貝氏體鋼，這種貝氏體板條中間不是析出碳化物而是殘余奧氏體薄膜，這中貝氏體鐵素體組織極為細小，其厚度小于100nm，這種鋼的亞微米超細貝氏體和少量馬氏體或殘余奧氏體組織結構決定了其超高強度和良好的韌性，其極限強度可以達到2.5GPa，硬度為600～700HV，斷裂韌性為30～40MPa·m^1/2，由于其良好的性能，受到廣泛的關注。?

hadeshia等人研發的這種納米貝氏體鋼雖然擁有良好的強度和韌性，但其加入了大量Cr、Mo、V等貴合金元素，大大提高了其成本，而且制備工藝繁瑣，在等溫淬火前要經過長時間的均勻化擴散退火，空冷后進行奧氏體化，之后在125～300℃鹽浴中等溫淬火，其貝氏體轉變需很長時間，少則幾天，多則長達一月之久，制備時間過長，大大增加了成本。?

發明內容

發明的目的在于利用合金成分和制備工藝的優化，生產一種具有TRIP效應的超細結構貝氏體鋼，提高鋼的綜合性能。?

達到上述目的，本發明的技術方案是：?

種具有TRIP效應的超細結構貝氏體鋼及其制備工藝，該工藝適用的貝氏體鋼化學質量百分比如下：碳(C)0.30～0.60％；硅(Si)2.00～3.00％；錳(Mn)0.20～0.50％；鋁(Al)0.50～0.90％；磷(P)≤0.06％；硫(S)≤0.04％；其余為Fe和不可避免的雜質。?

發明的制備工藝包括：按照化學成分質量百分比稱取原料，在電弧爐或感應電爐中進行冶煉，模鑄成鑄錠；鑄錠在1200～900℃溫度區間內進行鍛造，之后空冷至室溫；鍛坯無需進行高溫擴散退火，直接裝入950℃的熱處理爐中保溫0.5～1.5小時；均熱后，將鍛坯取出并迅速投入到溫度為300～400℃鹽浴爐中，進行低等溫熱處理，保溫1～10小時，既保證貝氏體組織的轉變，又確保殘余奧氏體的含量及形態分布，以便在變形時發生TRIP效應，后將鍛坯取出空冷至室溫。?

發明的微觀組織由片層厚度小于600nm無碳化物貝氏體和殘余奧氏體組成，介穩的殘余奧氏體呈薄膜狀分布于片層貝氏體間隙，在變形過程中殘余奧氏體發生相變增塑效應，提高強度和塑性。?

發明通過合理設計合金成分，不添加Cr、Mo、V元素等價格高昂的合金元素，優化制備工藝，合理選擇溫度，從成分和工藝兩方面降低成本。通過對工藝的優化，納米貝氏體鋼最終組織中含有大量的殘余奧氏體，并在變形時發生TRIP效應，提高貝氏體鋼的強度和延伸率，從而進一步提升其綜合性能。?

附圖說明：

圖1為熱處理工藝示意圖。?

圖2為拉伸曲線圖。?

具體實施方式

面對本發明合金組成的數值限定的原因做詳細的說明。?

1)碳(C)：0.30～0.60％(重量)?