[發明專利]一種以珠光體為前驅體制備淬火-配分鋼的熱處理方法

有效

• 申請號: 202110280042.5
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113061698B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 熊志平;張超;楊德振;程興旺
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/18;C21D9/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/38;C22C38/44;C22C38/46
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發明涉及一種以珠光體為前驅體制備淬火?配分鋼的熱處理方法，屬于鋼鐵熱處理技術領域。本發明通過以珠光體為前驅體，結合快速短時逆奧氏體化，構建了具有層片狀非均勻錳元素分布的逆轉變奧氏體，并對其進行淬火?配分處理，協調利用錳配分和碳配分調控殘余奧氏體，在保證殘余奧氏體較高含量的同時，具有以片層為主的形貌，細化了殘余奧氏體的尺寸，提高了殘余奧氏體的穩定性，獲得了良好的強塑性匹配。最終得到納米尺度的貧碳貧錳回火馬氏體片層(30～200nm)與富碳富錳殘余奧氏體片層(10～100nm)相互堆疊的層片結構，以及分布著少量亞微米尺度的塊狀殘余奧氏體；抗拉強度在1600～2000MPa，總延伸率12～26％，強塑積30GPa·％。

技術領域

本發明涉及一種以珠光體為前驅體制備淬火-配分鋼的熱處理方法，屬于鋼鐵熱處理技術領域。

背景技術

鋼鐵材料顯微組織多樣，相變種類豐富，借此可達到良好的強塑性匹配；其冶煉、加工技術成熟，是目前產量、用量最大的金屬材料。世界鋼鐵協會根據研發時間和性能特點，將先進高強鋼(Advanced High Strength Steels，AHSS)的發展過程大致分為3代，其中以雙相鋼、相變誘導塑性鋼和熱成型馬氏體鋼為代表的第1代AHSS，強塑積(抗拉強度與總延伸率的乘積)相對較低(10～20GPa·％)，已無法滿足發展的需求，而以孿晶誘發塑性鋼為代表的第2代AHSS，雖然具有高達50～70GPa·％的強塑積，但較高的合金元素含量大幅提高了其生產成本，因此越來越多的研究學者將目光聚焦于第3代AHSS，它們合金元素含量較低，通過合理的成分與工藝設計，調控亞穩殘余奧氏體組織，可實現較高的強塑積(20～40GPa·％)。淬火-配分(Quenching and Partitioning,QP)鋼是目前開發較為成熟的第3代AHSS鋼，其顯微組織主要由馬氏體和殘余奧氏體組成，馬氏體為硬相可提供高強度，殘余奧氏體通過相變誘導塑性同時提高強度與塑性。

常規淬火-配分鋼的熱處理工藝分為淬火與配分兩個階段，其中淬火階段部分奧氏體轉變為馬氏體，在后續的配分階段碳元素從馬氏體向奧氏體擴散，提高了奧氏體的穩定性，增加了最終組織中的殘余奧氏體含量。然而常規淬火配分鋼存在一些不足：①較低的配分溫度導致置換元素幾乎不發生配分，因此置換元素對奧氏體穩定性的貢獻非常有限；②當殘余奧氏體體積分數較多時，往往會促使殘余奧氏體呈粗大塊狀，導致殘余奧氏體穩定性下降，材料塑性降低；③當殘余奧氏體形貌以細小片層為主時，殘余奧氏體穩定性較高，但是對應的淬火溫度往往較低，使得總體殘余奧氏體體積分數較少，有害于塑性。因此，協調置換元素元素和碳元素配分來調控殘余奧氏體，在保證殘余奧氏體較高體積分數的同時，調控殘余奧氏體的形貌以片層為主，是進一步優化淬火-配分鋼性能的關鍵。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有常規淬火-配分工藝存在的僅利用碳配分調控殘余奧氏體，對置換元素利用不足，無法兼顧殘余奧氏體較高體積分數和以片層形貌為主的問題，提供一種以珠光體為前驅體制備淬火-配分鋼的熱處理方法；該方法通過以珠光體作為前驅體，結合快速短時逆奧氏體化和淬火-配分工藝，協調錳元素和碳元素配分來精確調控殘余奧氏體的體積分數與形貌，獲得良好的綜合力學性能。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種以珠光體為前驅體制備的淬火-配分鋼，所述鋼種化學成分重量百分含量為：

C：0.20～0.45wt.％，

Mn：2.0～8.0wt.％，

Si：1.0～3.0wt.％，

余量為Fe和不可避免的雜質。

還可以包括以下元素中的一種或幾種：Al：0～1.5wt.％，Cr：0～1.5wt.％，Ni：0～3wt.％，V：0～0.5wt.％，Mo：0～1.0wt.％，Nb：0～0.5wt.％；

一種以珠光體為前驅體制備淬火-配分鋼的熱處理方法，包括以下步驟：