[發明專利]一種同時提高低碳低合金鋼強度和塑性的方法

有效

• 申請號: 202110543817.3
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113322365B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 程興旺;高沖;王迎春;李壯;李宗遠;張漢馳
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D1/26;C21D6/00;C21D7/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/52;C22C38/54
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔

本發明涉及一種同時提高低碳低合金鋼強度和塑性的方法，屬于金屬材料技術領域。所述方法通過對含有Mo且含有V、Nb和Ti中一種以上的淬火態低合金鋼依次進行回火處理、動態大變形和退火處理，得到一種同時具有高強度和高塑性的低碳低合金鋼。含強碳化物形成元素的回火態低碳低合金鋼中析出的碳化物可以在動態大變形過程中進一步細化晶粒，而在后續退火過程中細小彌散碳化物的大量析出在提供顯著的第二相強化效果的同時也有利于鋼塑性的改善。

技術領域

本發明涉及一種同時提高低碳低合金鋼強度和塑性的方法，屬于金屬材料技術領域。

背景技術

低碳低合金鋼(碳元素含量小于等于0.2％，合金元素總量小于5％的合金鋼)通常具有較高的強度(屈服強度500-900MPa)，良好的塑性(延伸率10％-20％)以及較低的成本，被廣泛應用在建筑、汽車、橋梁、船舶、壓力容器、海上石油鉆井平臺等各種工程結構件中，具有顯著的經濟價值和社會效益。然而，近幾十年來，工程應用的持續發展，對鋼的力學性能，特別是屈服強度和塑性提出了更高的要求。

大變形工藝是一種強化鋼的常用方法，按照變形的應變率來劃分，大變形工藝可分為低應變率大變形(等徑角擠壓，高壓扭轉，軋制等)以及動態大變形(霍普金森壓桿，高速錘，動態等靜角擠壓，動態高壓扭轉等)。大變形工藝的目的是通過變形處理細化鋼中晶粒并在其中引入高密度的位錯以提供顯著的細晶強化和位錯強化，與低應變率大變形相比，動態大變形工藝具有更好的強化效果。然而在現有研究中，動態大變形工藝在顯著改善回火態高合金鋼以及淬火態低合金鋼強度的同時往往會導致其塑性急劇降低，通常需要后續的退火處理以改善鋼的塑性，但退火會導致鋼的強度明顯下降，且塑性也難以恢復至原有水平，無法實現良好的強塑性匹配。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種同時提高低碳低合金鋼強度和塑性的方法。所述方法通過對含強碳化物形成元素的淬火態低合金鋼依次進行回火處理、動態大變形和退火處理，使低碳低合金鋼強度和塑性同時得到提升，得到了具有優異的強塑性匹配，屈服強度大于1000MPa且延伸率超過16％的低碳低合金鋼。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種同時提高低碳低合金鋼強度和塑性的方法，所述方法步驟包括：

(1)將低碳低合金鋼的鋼件進行完全奧氏體化處理，處理結束后于水中淬火至室溫，得到淬火態低碳低合金鋼；其中，所述低碳低合金鋼的低合金化學成分中包括Mo且包括V、Nb和Ti中的一種以上；

(2)將所述淬火態低碳低合金鋼件進行回火處理，回火處理結束后冷卻至室溫，得到回火態低碳低合金鋼；

(3)對所述回火態低碳低合金鋼進行動態大變形處理，得到大變形后的低碳低合金鋼；其中動態大變形處理時，應變量為0.2-3.0，應變率為10²-10³s^-1；

(4)將所述大變形后的低碳低合金鋼進行退火處理，隨后冷卻至室溫，得到一種同時具有高強度和高塑性的低碳低合金鋼。

優選的，步驟(1)中Mo占所述低碳低合金鋼的質量分數為0.2-0.4％。

優選的，步驟(1)中V占所述低碳低合金鋼的質量分數為0＜V≤0.05％，Nb占所述低碳低合金鋼的質量分數為0＜Nb≤0.06％，Ti占所述低碳低合金鋼的質量分數為0＜Ti≤0.50％。

優選的，步驟(1)中V占所述低碳低合金鋼的質量分數為0＜V≤0.05％，Nb占所述低碳低合金鋼的質量分數為0＜Nb≤0.06％，Ti占所述低碳低合金鋼的質量分數為0＜Ti≤0.50％，Mo占所述低碳低合金鋼的質量分數為0.2-0.4％。