一种上贝氏体层状组织钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种上贝氏体层状组织钢的制备方法，将合金组分冶炼成钢坯后，于单一奥氏体区或奥氏体/铁素体或奥氏体/贝氏体铁素体(B、F)两相区保温；保温结束后，执行钢坯变形和细化工序。本发明专利技术将合金组分冶炼后，把高温获取的大致平行分布条状上贝组织，条状间分布渗碳体置换成奥氏体，采用压力变形方法将高温形成较宽的混合板条细化，解决了上贝氏体层状板条较宽强度低奥氏体不稳定的问题，本发明专利技术既细化了层状组织，又提高了贝氏体的强度和韧性，还稳定残奥，强韧性能超过下贝氏体组织。强韧性能超过下贝氏体组织。强韧性能超过下贝氏体组织。

【技术实现步骤摘要】
一种上贝氏体层状组织钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料加工技术应用领域，具体涉及一种上贝氏体层状组织钢的制备方法，以及通过该方法制备得到的上贝氏体层状组织钢。

技术介绍

[0002]珠光体和上贝氏体都属于层状组织，其特点是强度越高韧性越差，珠光体是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相间的组织；根据片间距的大小不同，可分成珠光体、索氏体、屈氏体三类。珠光体组织的强度低韧性高，珠光体和上贝氏体都具备层状组织，层间分布着渗碳体，具有其板条越宽强度低，板条越细奥氏体越少的特点。
[0003]根据日本大森，贝氏体组织分为三类：
[0004]第一类约在600～500℃之间形成，无碳化物析出，简称无碳化物贝氏体。组织形态由大致平行的F板条组成，在B、F板条之间为富碳的A。F板条较宽、间距较大，随转变温度下降，F板条变窄、间距缩小。富碳的A在随后的冷却过程中可能转变为P、B、M或保持不变。因此无碳化物贝氏体不能单独存在。
[0005]第二类约在500～450℃之间形成，碳化物在B、F之间析出呈羽毛状，简称上贝氏体。在电镜下，上贝氏体组织为一束大致平行分布，铁素体条间分布与铁素体轴相平行的细条状渗碳体，有较高位错缠结存在。随形成温度的降低，板条变窄α相变薄，强度低韧性差。
[0006]第三类贝氏体约在450℃～Ms之间形成，碳化物分布在B、F内部，简称下贝氏体。在光学显微镜下以55
°
～60
°
呈针状，与片状M相似。下贝氏体铁素体的亚结构与板条马氏体和上贝氏体、铁素体相似，也是缠结位错，板条变细α相变少，强度和韧性高于上贝氏体。
[0007]贝氏体钢中添加较高的Si或Al时，具有延缓渗碳体沉淀的作用，阻碍渗碳体析出，推迟奥氏体转变，保留部分奥氏体，但仍会存在少量渗碳体和奥氏体转变过程。
[0008]国内层状专利虽在A3以下变形，变形后利用高温铁素体和奥氏体转变马氏体组成的层状组织，如专利号CN108018503B、CN109355485A等。即有高温和低温段变形的CN112981277A、CN112280941B专利在B区域以上变形，B区域等温，在M区域贝氏体组织已成型后再变形，下贝氏体变形能引入孪晶界增加位错密度，增加屈服强度，对冲击韧性的影响不大。
[0009]珠光体和上贝氏体属于层状组织，主要是铁素体与渗碳体组成，强度低韧性相对较高，贝氏体的上贝接近珠光体的组织特点近板条层状，贝氏体、铁素体与渗碳体的组成强度低、韧性差。下贝接近马氏体组织，奥氏体偏少，下贝氏体晶体内外以析出碳化物为主。不管是珠光体与下贝氏体组织的组合还是铁素体与渗碳体组织，都属于硬性组织组合；而理想的组织结构是软硬相交替分布的层状组织。实际上现有诸多技术中一直追求获取下贝氏体组织，但下贝氏体中奥氏体含量低于上贝氏体中奥氏体的含量，而获取奥氏体较软相与贝氏体或马氏体硬相，这类软硬交替分布的层状组织能有效改善组织的强度、韧性和塑性。

技术实现思路

[0010]鉴于以上存在的问题本专利技术目的在于提供一种上贝氏体层状组织钢的制备方法，同时本专利技术的另一目的在于提供前述方法制备得到的上贝氏体层状组织钢。
[0011]专利技术人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断改革创新，基于非平衡态和平衡态组织的形变细化诱导，结合珠光体和上贝氏体的层状交替的组织特征，利用较高硅铝含量能将渗碳体置换成奥氏体的思路，上贝氏体组织在电镜下为一束大致平行分布条状混合组织，条状间分布残奥或渗碳体，其含量能决定组织的塑韧性，因此专利技术一种上贝氏体层状组织钢的制备方法。
[0012]为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是，提供一种上贝氏体层状组织钢的制备方法，其特征在于：将合金组分冶炼成钢坯后，于单一奥氏体区或奥氏体/铁素体或奥氏体/贝氏体铁素体(B、F)两相区保温；保温结束后，执行钢坯变形和细化工序；
[0013]所述变形和细化工序包括以下步骤中的一段或多段：
[0014]第一段：单一奥氏体区变形，变形方向沿晶粒纵向横向受力变形；或变形方向不限，累计变形率大于50％，晶格重组细化组织；
[0015]第二段：A3～珠光体温度范围内变形，使晶格细化的铁素体和奥氏体沿晶粒生长，纵向晶粒横向累计变形10％～80％，孕育板条层状组织；
[0016]第三段：珠光体～贝氏体温度
±
150℃范围内变形，将宽大初成型的层状贝氏体铁素体和奥氏体沿纵向晶粒，横向累计变形5％～50％，细化板条层状组织；
[0017]或者所述变形和细化工序为：
[0018]从单一奥氏体平衡态区到非平衡态区、再到上贝氏体区，沿纵向晶粒生长方向，横向受力累计变形率大于50％，从细化晶格、孕育层状至细化层状直接成型；
[0019]或者所述细化层状工序为：
[0020]已成上贝氏体组织的产品加热或不加热至贝氏体区域，沿纵向晶粒生长方向，横向受力累计变形率大于50％，从细化层状直接成型。
[0021]根据本专利技术上贝氏体层状组织钢的制备方法的一个实施方式，所述变形和细化工序顺次如下：
[0022]第一段：单一奥氏体区变形，变形方向沿纵向晶粒，横向受力变形；或变形方向不限，累计变形量率大于50％，晶格重组细化组织；
[0023]第二段：A3～珠光体温度范围内变形，将晶格细化的铁素体和奥氏体沿晶粒纵向/横向累计变形10％～80％，孕育板条层状组织；
[0024]第三段：珠光体到贝氏体温度范围内变形，将晶粒生长过程中贝氏体铁素体和奥氏体沿晶粒纵向横向累计变形5％～50％，细化板条层状组织。
[0025]根据本专利技术上贝氏体层状组织钢的制备方法的一个实施方式，所述主要合金组分按质量百分比计，包括：
[0026]C:0.05～1.5wt％、Cr:0.1～5wt％、Mn:0.1～9.0wt％、Si:0.01～5.0wt％、Al:0.01～15.0wt％、Mo:0～5.0wt％、Ni:0～15.0wt％、W:0～5.0wt％、Co:0～5wt％、Zn:0～5.0wt％、V:0～5.0wt％、P:0～0.5wt％；附加以下一种或多种合金组分按质量百分比计，还包括：B:0～2wt％、N:0～0.5wt％、Nb:0～1.0wt％、Re:0～1.0wt％、Ti:0～1.0wt％、Ca:0～0.5wt％、Ce:0～0.5wt％、Sb:0～0.5wt％、Bi:0～0.5wt％、Sn:0～0.5wt％、Ga:0～
0.5wt％、Mg:0～0.5wt％、Cu:0～5wt％，余量为Fe。
[0027]根据本专利技术上贝氏体层状组织钢的制备方法的一个实施方式，所述变形和细化工序采用冷变形、冷拔或热变形工艺执行。
[0028]根据本专利技术上贝氏体层状组织钢的制备方法的一个实施方式，还包括冶炼合成后由液相转变成固相后最终制成珠光体组织的钢坯至室温保存的步骤。
[0029]根据本专利技术上贝氏体层状组织钢的制备方法的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上贝氏体层状组织钢的制备方法，其特征在于，将合金组分冶炼成钢坯后，于单一奥氏体区或奥氏体/铁素体两相区保温；保温结束后，执行钢坯变形和细化工序；所述变形和细化工序包括以下步骤中的一段或多段：第一段：单一奥氏体区变形，变形方向沿晶粒纵向横向受力变形；或变形方向不限，累计变形量率大于50％，晶格重组细化组织；第二段：A3‑
珠光体温度范围内变形，将晶格细化的铁素体和奥氏体沿晶粒生长纵向晶粒横向累计变形10％～80％，孕育板条层状组织；第三段：珠光体到贝氏体温度
±
150℃范围内变形，将宽大初成型层状贝氏体铁素体和奥氏体沿纵向晶粒横向累计变形5％～50％，细化板条层状组织；或者所述变形和细化工序为：从单一奥氏体平衡态区到非平衡态区、再到上贝氏体区，沿纵向晶粒生长方向横向受力累计变形率大于50％，从细化晶格、孕育层状到细化层状直接成型；或者所述细化层状工序为：已成上贝氏体组织的产品加热或不加热到贝氏体区域，沿纵向晶粒生长方向横向受力累计变形率大于50％，从细化层状直接成型。2.根据权利要求1所述的上贝氏体层状组织钢的制备方法，其特征在于，所述变形和细化工序顺次如下：第一段：单一奥氏体区变形，变形方向沿纵向晶粒横向受力变形；或变形方向不限，累计变形量率大于50％，晶格重组细化组织；第二段：A3‑
珠光体温度范围内变形，将晶格细化的铁素体和奥氏体沿晶粒纵向/横向累计变形10％～80％，孕育板条层状组织；第三段：珠光体到贝氏体温度范围内变形，将晶粒生长过程中贝氏体铁素体和奥氏体沿晶粒纵向横向累计变形5％～50％，细化板条层状组织。3.根据权利要求1所述的上贝氏体层状组织钢的制备方法，其特征在于，所述合金组分按质量百分比计，包括：C:0.05～1.5wt％、Cr:0.1～5wt％、Mn:0.1～9.0wt％、Si:0.01～5.0wt％、Al:0.01～15.0wt％、Mo:0～5.0wt％、Ni:0～15.0wt％、W:0～5.0wt％、Co:0～5wt％、Zn:0～5.0wt％、V:0～5.0wt％、P:0～0.5wt％；附加以下一种或多种合金组分按质量百分比计，还包括：B:0～2wt％、N:0～0.5wt％、Nb:0～1.0wt％、Re:0～1.0wt％、Ti:0～1.0wt％、Ca:0～0.5wt％、Ce:0～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，朱明，
申请(专利权)人：刘鑫，
类型：发明
国别省市：