[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有納米析出相的耐疲勞高強(qiáng)鋼及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611100782.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106756539B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于浩;盧軍;宋成浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C38/04
• 分類(lèi)號(hào): C22C38/04;C22C38/02;C22C38/12;C22C38/14;C21D9/46;C21D1/26;C21D8/02
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種具有納米析出相的耐疲勞高強(qiáng)鋼及其制備方法，屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明鋼種具有貝氏體、鐵素體、殘余奧氏體多相組織，通過(guò)合理的工藝將材料的晶粒尺寸控制在5μm以下，是一種超細(xì)晶粒鋼，組織中存在大量彌散分布的納米級(jí)球狀V(C，N)、Ti(C，N)析出相，析出相的平均尺寸低于50nm。所述材料具有良好的強(qiáng)塑性能和優(yōu)異的抗疲勞性能，其抗拉強(qiáng)度超過(guò)1100MPa，強(qiáng)塑積超過(guò)30GPa·％，疲勞極限超過(guò)850MPa，能夠廣泛適用于汽車(chē)結(jié)構(gòu)零部件、工程機(jī)械部件、建筑結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，介紹了一種耐疲勞高強(qiáng)鋼，通過(guò)調(diào)整熱處理工藝配置鋼中鐵素體、貝氏體及殘余奧氏體組織狀態(tài)獲得了良好的綜合力學(xué)性能，該合金鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到了1100MPa以上，強(qiáng)塑積超過(guò)30GPa·％，疲勞極限超過(guò)850MPa，其加工制備工藝簡(jiǎn)單，并且具有廣泛的用途。

背景技術(shù)

先進(jìn)高強(qiáng)鋼以其較高的強(qiáng)度(500～1500MPa)和良好的塑性性能(斷后伸長(zhǎng)率可達(dá)30％以上)成為當(dāng)下鋼鐵材料研究和發(fā)展的重點(diǎn)，在汽車(chē)、機(jī)械、航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。材料強(qiáng)韌性能的提高能夠在保證結(jié)構(gòu)部件安全使用的情況下大幅減少材料用量，從而減少資源、能源消耗，達(dá)到節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目的。在追求材料強(qiáng)韌性能的情況下，材料的疲勞可靠性也是衡量材料性能水平的重要指標(biāo)，因?yàn)楦邚?qiáng)度合金構(gòu)件失效中疲勞失效占50％～90％，失效原因主要為循環(huán)周期載荷作用下引起材料疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)件的斷裂。疲勞失效過(guò)程大致經(jīng)歷著四個(gè)時(shí)期，即疲勞成核期、微觀裂紋增長(zhǎng)期、宏觀裂紋擴(kuò)展期及最后斷裂期，提高材料的疲勞極限能夠有效地防止疲勞裂紋的產(chǎn)生。現(xiàn)代機(jī)械零部件對(duì)材料的高承載、輕重量、低成本、長(zhǎng)壽命、高可靠性等都有著很高的要求，因此設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有低合金、低密度、高強(qiáng)度、抗疲勞的高性能材料很有必要。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN200710115848.9介紹了一種疲勞極限為529MPa的高強(qiáng)度耐疲勞鋼材的加工制備方法，該材料合金系統(tǒng)中添加了Nb、Ti微合金元素來(lái)改善材料的組織，合金中C含量控制在0.07～0.13％，導(dǎo)致該材料的抗拉強(qiáng)度相對(duì)較低，510～585MPa，屈服強(qiáng)度410～500MPa，各項(xiàng)性能指標(biāo)均低于本發(fā)明中的微納米組織耐疲勞高強(qiáng)鋼。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN200880019894.1介紹了一種彎曲加工性和耐疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板，材料合金系統(tǒng)以C、Si、Mn三種元素為主，同時(shí)添加微量Nb、Ti、Cr、Mo中的一種或多種元素，其顯微組織由多邊形鐵素體和低溫相變組織構(gòu)成，材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到780MPa級(jí)別，平面彎曲疲勞試驗(yàn)中疲勞限度比大致為0.45以上，相比之下本發(fā)明中添加的微合金元素為V，具有更低的成本，同時(shí)本發(fā)明中材料的疲勞強(qiáng)度達(dá)到850MPa以上，疲勞限度比達(dá)0.77，具有更優(yōu)異的抗疲勞性能。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN201210496528.3介紹了一種高強(qiáng)度耐疲勞鋼材的制作方法，制作采用射鍛工藝對(duì)鋼材進(jìn)行表面處理，改善鋼材表面組織狀態(tài)，達(dá)到增強(qiáng)材料表面強(qiáng)度和耐疲勞性能的目的，這種方法在射彈丸機(jī)設(shè)備研發(fā)上需投入大量資金，同時(shí)如何保證鋼板表面組織均勻以及控制板型和厚度都是制約該工藝發(fā)展的關(guān)鍵所在。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN201310715236.9介紹了一種高強(qiáng)度耐疲勞鋼管材料及其制備方法，材料合金系統(tǒng)在C、Si、Mn的基礎(chǔ)上還添加了Cr、Mo、V、Nb、Ti，材料合金系統(tǒng)復(fù)雜增大了冶煉難度，穿孔軋管及其熱處理工藝相對(duì)復(fù)雜，總的在爐時(shí)間超過(guò)30h，導(dǎo)致能源消耗上升，生產(chǎn)效率降低，增加了生產(chǎn)成本和企業(yè)負(fù)擔(dān)，而本發(fā)明的制備工藝在工業(yè)生產(chǎn)中能夠很好地實(shí)施，加工制備簡(jiǎn)單，有利于推廣和發(fā)展，并取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。