一种低温贝氏体钢的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温贝氏体钢的制备方法，包括球化退火、真空均匀化、奥氏体化和贝氏体等温相变，其不同在于，还包括奥氏体化后的保温淬火，该保温淬火的温度和时间分别为168‑195℃和45‑80s；此外，钢坯在奥氏体化后以1‑5℃/s的速率冷却到保温淬火温度。本发明专利技术通过保温淬火引发马氏体预相变，预先生成的部分马氏体与未转变过冷奥氏体形成马氏体/奥氏体界面，能增加界面的总面积，可提供更多的可形核位置；马氏体形成都伴随着体积膨胀，增加了过冷奥氏体中位错密度并形成应力场，提前贝氏体形核时间，缩短相变孕育期，有效增加贝氏体形核速率；能有效加快贝氏体长大速率，操作简单，大大加快生产速率，具有重要的推广价值。

A Method of Preparing Low Temperature Bainitic Steel

【技术实现步骤摘要】
一种低温贝氏体钢的制备方法
本专利技术属于钢铁冶炼
，涉及一种低温贝氏体钢的制备方法。
技术介绍
低温贝氏体钢组织由纳米级贝氏体板条束和残留奥氏体两相组成，目前，低温贝氏体钢的强度和断裂韧性分别可高达2.2GPa和30-40MPa.m1/2，且其具有优良的强韧性，然而，由于低温贝氏体钢的制备原理是在低温下进行等温转变，贝氏体板条形核与长大速率较低，造成制备周期过长的缺点。W.Gong等通过扫描电子显微镜和背散射衍射观察等方法研究了高碳钢预相变生成部分马氏体后的纳米贝氏体相变行为，结果表明，马氏体预相变能提高贝氏体相变速率，马氏体板条体积膨胀使过冷奥氏体中位错密度增加并形成应力场，应力场和较高的位错密度不但能提高形核速率，还能明显缩短贝氏体孕育期。超级贝氏体钢中硅(Si)元素的存在主要是为了抑制脆性碳化物的析出，使得残余奥氏体具有更好的机械稳定性；硅元素抑制碳化物析出，与Si元素在钢中的含量有很大的关系，研究发现：当钢中Si元素含量高于1.6wt％时，对碳化物析出的抑制作用较为明显。公开号为CN03966520A的中国专利技术专利申请公开了一种含有微量碳化物的贝氏体钢轨及其生产方法，其通过乳制、冷却、回火等手段在贝氏体钢中虽得到了少量的碳化物(体积分数在1-5％之间)，但其制备时间较长、工艺参数控制严格、步骤较为复杂且得到的碳化物体积分数相对较低，不利于提高工业生产效益。因此，研究开发一种高效、经济、环保的生产方式来实现对超级贝氏体钢的生产是广大金属材料科研工作者和生产技术人员不懈努力的方向。到目前为止，己公开的超级贝氏体钢的制造方法有主要有一步贝氏体法和多步贝氏体法，如：公开号为CN103451549A的中国专利技术专利申请公开了一种2100Mpa纳米贝氏体钢及其制备方法，公开号为CN103555896B的中国专利技术专利申请公开了一种超高强度高韧性多步等温贝氏体钢及其制备方法，其分别利用一步贝氏体法和多步贝氏体法，制备得到了性能优良的超级贝氏体钢，但是，都未从根本上解决制造时间过长这一关键问题，并且对超级贝氏体钢中析出行为的研究未见报道。
技术实现思路
本专利技术弥补了现有技术存在的不足，提供了一种低温贝氏体钢的制备方法，该方法利用马氏体预相变对贝氏体相变的影响，可有效加快低温贝氏体钢的生产速率，在工业上具有重要的推广价值。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种低温贝氏体钢的制备方法，依次包括以下步骤：球化退火、真空均匀化、奥氏体化和贝氏体等温相变，此外，还包括奥氏体化后的保温淬火。具体地，所述保温淬火的温度和时间分别为168-195℃和45-80s。具体地，所述奥氏体化步骤后，钢坯以1-5℃/s的速率冷却到保温淬火温度。在上述技术方案中，所述保温淬火步骤具体为：在175-182℃下恒温淬火55-68s，优选为180℃下恒温淬火60s。在上述技术方案中，所述保温淬火步骤具体为：在160-172℃下恒温淬火25-35s，随后在2-4s内升温至182-195℃下恒温淬火35-45s。进一步地，在上述技术方案中，所述球化退火步骤具体为：在800-835℃下球化退火100-135min。优选地，所述球化退火步骤具体为：在820℃下球化退火120min。进一步地，在上述技术方案中，所述真空均匀化步骤具体为：在真空度为50-85Pa、1075-1128℃下保温均匀化45-52h，随后自然冷却至室温。优选地，所述真空均匀化步骤具体为：在真空度为55Pa、1100℃下保温均匀化48h，随后自然冷却至室温。再进一步地，在上述技术方案中，所述奥氏体化步骤具体为：在975-1018℃下奥氏体化28-35min，随后以2.5-4.8℃/s的速率冷却到保温淬火温度。优选地，所述奥氏体化步骤具体为：在1000℃下奥氏体化30min，随后以4℃/s的速率冷却到保温淬火温度。还进一步地，在上述技术方案中，所述贝氏体等温相变步骤具体为：在285-324℃下保温32-45min。优选地，所述贝氏体等温相变步骤具体为：在300℃下保温40min。又进一步地，在上述技术方案中，所述钢的化学成分及其含量为，C：0.77-0.84wt％，Si：1.62-1.73wt％，Mn：1.88-2.15wt％，Cr：0.88-1.15wt％，Mo：0.21-0.33wt％，Co:3.25-4.18wt％，Al：1.18-1.45wt％，其余为Fe和不可避免杂质。优选地，在上述技术方案中，所述钢的金相组织为纳米级贝氏体板条+奥氏体，且有大量弥散粒子析出。优选地，在上述技术方案中，所述钢的化学成分及其含量为，C：0.81wt％，Si：1.67wt％，Mn：2.01wt％，Cr：1.00wt％，Mo：0.26wt％，Co:3.70wt％，Al：1.30wt％，其余为Fe和不可避免杂质。根据本专利技术另一方面提供了上述制备方法制备得到的低温贝氏体钢。具体地，上述制备方法制备得到的低温贝氏体钢的力学性能为，屈服强度ReL为1480-1575MPa，抗拉强度Rm为1897.5-1955.5MPa，冲击功为11.8-12.9J，延伸率为12.25-12.58％，兼具高强度及优良塑韧性。根据本专利技术还一方面提供了上述制备方法在结构钢生产领域中的应用，所制备得到的低温贝氏体钢可广泛应用于装甲、防弹钢板和汽车用钢等大型器件上。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术所提供的低温贝氏体钢的制备方法通过保温淬火引发马氏体预相变，其方法简单，且易于操作；(2)本专利技术所提供的低温贝氏体钢的制备方法中，预先生成的部分马氏体与未转变过冷奥氏体形成马氏体/奥氏体界面，能进一步增加界面的总面积，为贝氏体提供更多的可形核位置，从而增加贝氏体形核数量，另一方面，马氏体形成都伴随着体积的膨胀，增加了过冷奥氏体中位错密度并形成应力场，使贝氏体形核时间提前，相变孕育期显著缩短，因此，有效增加了贝氏体的形核速率；(3)本专利技术所提供的低温贝氏体钢的制备方法中，能有效加快贝氏体的长大速率，贝氏体形核后均开始向晶内生长，在等温过程中，贝氏体板条不断伸长并粗化，贝氏体体积分数不断增加，而预先生成部分马氏体能加速贝氏体转变；(4)本专利技术所提供的低温贝氏体钢的制备方法，针对现有的低温贝氏体钢的制备周期较长的缺陷，利用马氏体预相变对贝氏体相变的影响，可将低温贝氏体钢的制备时间缩短一半，能大大加快生产速率，在工业上具有重要的推广价值。附图说明图1本专利技术实施例1中一种含有低温纳米贝氏体钢的在开始形核时的激光共聚焦高温扫描显微组织图；图2本专利技术实施例1中一种含有低温纳米贝氏体钢的在形核长大时的激光共聚焦高温扫描显微组织图；图3本专利技术实施例2中一种在无马氏体预相变条件下得到的低温纳米贝氏体钢的在开始形核时的激光共聚焦高温扫描显微组织图；图4本专利技术实施例2中一种在无马氏体预相变条件下得到的低温纳米贝氏体钢的在形核长大时的激光共聚焦高温扫描显微组织图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本专利技术，并不用来限制本专利技术的保护范围。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。以下实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温贝氏体钢的制备方法，将钢坯依次经球化退火，真空均匀化、奥氏体化和贝氏体等温相变处理，其特征在于，还包括，在所述奥氏体化后的保温淬火，所述保温淬火的温度和时间分别为168‑195℃和45‑80s，且所述钢坯在奥氏体化后以1‑5℃/s的速率冷却到保温淬火温度。

【技术特征摘要】
1.一种低温贝氏体钢的制备方法，将钢坯依次经球化退火，真空均匀化、奥氏体化和贝氏体等温相变处理，其特征在于，还包括，在所述奥氏体化后的保温淬火，所述保温淬火的温度和时间分别为168-195℃和45-80s，且所述钢坯在奥氏体化后以1-5℃/s的速率冷却到保温淬火温度。2.根据权利要求1所述的低温贝氏体钢的制备方法，其特征在于，所述保温淬火的步骤具体为：在175-182℃下恒温淬火55-68s，优选为180℃下恒温淬火60s；或，所述保温淬火的步骤具体为：在160-172℃下恒温淬火25-35s，随后在2-4s内升温至182-195℃下恒温淬火35-45s。3.根据权利要求1或2所述的低温贝氏体钢的制备方法，其特征在于，所述球化退火的步骤具体为：在800-835℃下球化退火100-135min，优选为在818-823℃下球化退火120min；和/或，所述真空均匀化的步骤具体为：在真空度为50-85Pa、1075-1128℃下保温均匀化45-52h，优选为在真空度为50-60Pa、1096-1106℃下保温均匀化48h，随后自然冷却至室温。4.根据权利要求1-3所述的低温贝氏体钢的制备方法，其特征在于，所述奥氏体化的步骤具体为：在975-1018℃下奥氏体化28-35min，随后以2.5-4.8℃/s的速率冷却到所述保温淬火的温度；优选为在995-1006℃下奥氏体化30min，随后以4℃/s的速率冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宝奇，寇明鹏，宋远锃，林雨薇，游清泉，张玉萍，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42