[發明專利]一種低合金高強度和高韌性鋼的熱處理工藝

在審

• 申請號: 201810380096.7
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108330395A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 陳鋒;王兆華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/46;C22C38/54;C21D1/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明涉及一種低合金高強度和高韌性鋼及其熱處理方法，該鋼的化學成分按質量百分數為C 0.10～0.12％，Si 0.35～0.40％，Mn 0.90～1.20％，Ni+Cr+Mo≤0.50％，Nb+Ti+V≤0.060％，P≤0.01％，S≤0.002％，B≤0.002％以及余量的Fe和不可避免的雜質。該鋼的組織和性能通過改變熱處理工藝實現。熱處理工藝為兩相區淬火：將試驗鋼加熱到760～850℃保溫20～40min，然后水冷，水冷速度＞100℃/s；中溫回火：將已水冷至室溫的試驗鋼加熱至420～580℃，保溫30～60min后取出空冷至室溫，空冷速度＜5℃/s。通過淬火溫度和回火溫度的不同組合，能夠制備出滿足Q460～Q690強度等級要求的低合金高度強鋼，延伸率和低溫沖擊韌性優異，并可顯著降低能耗，降低制備成本。

技術領域

本發明涉及鋼鐵材料熱處理技術領域，具體涉及一種低合金高強度和高韌性鋼的熱處理工藝。

背景技術

低合金高強鋼因其高強度、高低溫韌性、優良的焊接性能及低成本等特性，成為船舶制造及海洋工程領域不可或缺的材料，被廣泛應用于造船、海洋平臺、管道和橋梁建設。隨著材料科學的快速發展，船舶制造及海洋工程對鋼的強度和低溫韌性提出了更高的要求，其中低合金高強度和高韌性鋼已成為上述領域用鋼潛力最大的鋼種之一。

現今低合金高強度鋼板大多采用控軋控冷工藝生產，雖然降低了生產成本，但組織和力學性能穩定性不好。為此，對性能要求高的低合金高強度和高韌性鋼在控軋控冷之后必須進行后續調質熱處理。船舶及海洋工程用低合金鋼的常規調質處理工藝為完全奧氏體化淬火(加熱溫度高于A_c3點，一般高于880℃)+高溫回火(一般高于600℃)，耗能嚴重，且所得鋼的強度只能滿足特定強度等級要求。為滿足不同強度等級要求，需采用不同的合金成分方案，給組織生產帶來困難。為滿足高強度和高低溫韌性要求，還需添加較多的Ni、Cr、Mo等合金元素(Ni+Cr+Mo＞0.60％)，進一步增加了鋼的制造成本。

兩相區淬火即亞共析鋼的亞溫淬火，其淬火溫度(720～850℃)低于A_c3點，可獲得鐵素體和馬氏體的雙相組織。在隨后的回火過程中，高塑韌性的鐵素體相不發生變化，而馬氏體分解轉變為硬質高強度的回火組織。采用該熱處理工藝可使鋼獲得良好的強韌性能，且節能降耗。軟相鐵素體組織的存在，可阻滯裂紋擴展，對提高低溫韌性非常有益，而降低回火溫度，可有效提高硬質回火組織的強度。通過兩相區淬火溫度(調節鐵素體相含量)和回火溫度(調節回火硬質相的微觀組織)的不同組合，可以得到不同體積分數的高塑韌性鐵素體和高強度回火組織，這為高強度和高韌性鋼的制備帶來了可能，且能實現一鋼多級，節能降本。