[發明專利]超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板及其制備工藝

有效

• 申請號: 202010795720.7
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112063921B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 冀新波;付立銘;單愛黨
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/30;C22C38/32;C21D1/26;C21D1/74;C21D1/78;C21D6/00;C21D8/02;C21D9/00;C22C33/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

（1）合金熔煉：合金的化學成分質量百分比為：C≤0.08%，Si:0.1~0.35%，Mn:0.2~0.8%，Cr:10~15%，W:2.0~3.0%，Co: 2.0~3.0%，V:0.1~0.3%，Nb:0.025~0.08%，N:0.05~0.06%，Ta:0.05~0.1%，Nd:0.02~0.06%，B含量控制在0.0005%以下，其余成分為Fe和不可避免的雜質；按照上述成分進行配料后裝爐，真空感應爐中均勻攪動熔煉，澆鑄成鑄錠；

（2）均勻化處理及開坯：步驟（1）得到的鑄錠在1250~1350℃進行均勻化處理，保溫時間不小于4h，冷卻方式為空冷或爐冷，獲得組織和性能均質的鑄坯，隨后進行鍛造，開鍛溫度不低于1200℃，連續多次墩拔，終鍛溫度不低于1150℃，最終鍛造厚度不高于60mm的板坯；

（3）高溫熱加工處理：經步驟（2）處理后的板坯在真空或者氬氣保護氣氛熱爐中加熱至1100~1200℃，保溫2~5h后進行熱軋，開軋溫度不低于1000℃，終軋溫度不低于900℃，累計變形量大于50%，軋制成20~30mm厚的板材，軋后空冷至室溫；

（4）二級中間退火處理：對步驟（3）軋制后的板材進行二級退火處理，加熱至900~1000℃，保溫0.5h后轉至700~800℃加熱爐內，保溫2~4h后空冷至室溫；

（5）中溫強變形熱處理：將步驟（4）處理后得到的馬氏體鋼板材重新加熱至900~950℃，保溫1~2h，隨后空冷至700~800℃，進行3~6多道次大變形連續軋制，所述的大變形連續軋制過程采用的是異步軋制方式，采用的異速比為1.1~2.5；累計變形量在90%以上，終軋溫度不低于500℃，空冷至室溫；

（6）低溫時效處理：經步驟（5）中溫強變形熱處理后的板材再次進行低溫時效處理，溫度為300~500℃，保溫時間為0.5~2.0h；經低溫時效處理后制備的鋼板的組織為超細片層馬氏體+納米析出相；所述的納米析出相為Fe、Co、V或W的碳或碳氮化物，且析出粒子尺寸不大于10nm；

所得空冷硬化鋼板的顯微組織為片層狀馬氏體，片層狀馬氏體的片層寬度小于300nm；鋼板的厚度不大于3mm，屈服強度不小于1800MPa，抗拉強度不小于2000MPa，硬度不小于500HV，延伸率不低于9%。

2.根據權利要求1所述的超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中所采用的熔煉方式為真空電弧爐熔煉、真空感應加電渣重溶、真空熔煉加真空自耗中的任意一種或兩種相結合。

3.根據權利要求1所述的超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中所述的均勻化處理溫度為1250~1300℃，保溫6h，終鍛溫度為1150℃，終鍛板材厚度為40mm。

4.根據權利要求1所述的超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中所述的高溫熱加工處理為氬氣保護氣氛，加熱至1100℃保溫3h，1000℃以上多道次熱軋的累積變形量為60%，終軋溫度為900℃。

5.根據權利要求1所述的超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板的制備工藝，其特征在于，步驟（4）中所述的二級中間退火處理工藝為加熱至950℃，保溫0.5h后轉至750℃加熱爐內，保溫3h后空冷至室溫。

6.根據權利要求1所述的超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板的制備工藝，其特征在于，步驟（5）中所述的中溫強變形熱處理中加熱溫度為950℃，保溫2h后空冷至750℃進行5道次大變形軋制，終軋溫度為550℃，累計變形量為93%；

步驟（5）中所述的異步軋制包括如下任意一種方式：即兩工作軋輥直徑相同但轉速不同、軋輥直徑不同但轉速相同或軋輥直徑和轉速均不相同。

7.根據權利要求1所述的超高強度高韌性超細組織結構的空冷硬化鋼板的制備工藝，其特征在于，步驟（6）所述的低溫時效處理工藝為在400℃保溫1h。