[發(fā)明專利]一種析出型強化合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011156140.X
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112267075B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉慶冬
• 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;C22C38/06;C22C38/10;C22C38/16;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

發(fā)明屬于合金鋼技術領域，具體涉及一種析出強化型超低碳合金鋼及其制備方法。本發(fā)明提供的析出強化型超低碳合金鋼，包括以下質量百分含量的元素組分：0.001～0.01％C，0.5～1.2％Si，1.2～3.5％Mn，2.0～5.0％Ni，0.2～0.8％Co，1.0～3.5％Cu，0.8～1.8％Al，0～0.005％B和余量的Fe及不可避免的雜質。本合金鋼中不含有任何強碳化物形成元素，在制備過程中無碳化物析出，主要強化相為富Cu析出相和NiAl析出相。在復合析出強化保證強度的同時，逆轉變奧氏體增加塑性和韌性，超低的C含量改善焊接性能，進而拓寬了此合金鋼應用范圍。

技術領域

本發(fā)明屬于合金鋼技術領域，具體涉及一種析出強化型超低碳合金鋼及其制備方法。

背景技術

高強度和高韌性一直是厚板結構鋼追求的目標?，F有的強化手段主要包括固溶強化、析出強化、細晶強化和位錯/形變強化等，其中析出強化是一種重要且行之有效的強化手段。因此，高強度鋼一般會引入碳化物、富Cu析出相、NiAl析出相等第二相粒子進行強化，如專利“一種低溫用高強高韌厚板結構鋼及其熱處理方法”(專利號201911053453.X)和專利“富Cu納米團簇強化的超高強度鐵素體鋼及其制造方法”(授權公告號CN104046917B)，皆可通過相應的處理工藝，實現碳化物、富Cu析出相和NiAl析出相中兩種或兩種以上的第二相復合強化，以達到提高強度的目的。然而，高韌性尤其是良好的低溫沖擊韌性是保證高強鋼服役性能和服役壽命以及相關構件安全性的前提。目前提高韌性的常規(guī)手段主要有兩種：一種是提高韌化元素特別是Ni的含量，因為每增加1wt.％的Ni，韌脆轉變溫度降低約20℃，但這也增加了材料成本；另一種是通過多步驟的熱處理，調控出增韌的逆轉變奧氏體相，但這又增加了工藝成本。目前，作為低溫用結構鋼厚板或鍛件，在滿足強度要求的前提下，主要是材料成本與工藝成本的平衡。除此之外，高的合金含量在一定程度上損害焊接性能，而離線的多步驟熱處理因析出相長大而導致強度的降低。因此，在高強鋼范疇內，是否存在某種提高韌性同時改善焊接性的新的成分-工藝組合方案，是一個值得解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種無強碳化物形成元素的析出強化型超低碳合金鋼，以富Cu析出相和NiAl析出相作為主要強化來源，以逆轉變奧氏體作為主要韌化來源，其顯著特點是，少量Co添加大幅度提高了析出相的強化效果，且變形抗力相對較小而適用于溫軋變形，同時在摒棄合金鋼中碳化物析出的有益作用下保證了良好的強度和韌性配比。

本發(fā)明提供了一種析出強化型超低碳合金鋼，包括以下質量百分含量的元素組分：

本發(fā)明還提供了上述技術方案所述析出強化型超低碳合金鋼的制備方法，包括以下步驟：

按照元素配比，將合金原料熔煉得到鑄坯；

將所述鑄坯按照方式1～3中任一種制備得到所述析出強化型超低碳合金鋼；

方式1：將所述鑄坯進行軋制后進行超快速冷卻，得到所述析出強化型超低碳合金鋼；所述軋制為粗軋+精軋或溫軋；

方式2：將所述鑄坯進行粗軋+精軋后冷卻至室溫，將軋制態(tài)板坯依次進行奧氏體化處理和回火處理，得到所述析出強化型超低碳合金鋼；

方式3：將所述鑄坯進行粗軋+精軋后冷卻至室溫，將軋制態(tài)板坯依次進行奧氏體化處理、兩相區(qū)臨界回火、和回火處理，得到所述析出強化型超低碳合金鋼。

優(yōu)選的，方式1中精軋或溫軋的溫度為580～690℃，所述精軋或溫軋的變形量為16～40％，冷卻速率為15～51℃/s。

優(yōu)選的，方式2和方式3中奧氏體化處理的溫度為810～890℃，時間為0.5～3h。

優(yōu)選的，方式2和方式3中回火處理的溫度為475～550℃，時間為0.5～6h。