一种高抗拉强度合金钢板及其制备方法技术

本发明专利技术属于超高强钢材料加工技术领域，具体涉及一种高抗拉强度合金钢板及其制备方法。本发明专利技术通过对合金钢中化学成分进行调整，并采用DQ

【技术实现步骤摘要】
一种高抗拉强度合金钢板及其制备方法


[0001]本专利技术属于超高强钢材料加工
，具体涉及一种高抗拉强度合金钢板及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着桥梁、建筑和重型机械领域对钢材的性能要求逐渐提高，研究具有高强度、良好冲击韧性和焊接性的中厚板材势在必行。
[0003]高强钢经过逐步发展已经形成了三代产品，其中，以DP钢、TRIP钢为代表的第一代先进高强钢成形性及性能较差，限制了零部件的加工性能，另外虽然高锰TRIP钢、TWIP效应强化钢等第二代先进高强钢中Mn含量较高，但是较高的生产成本和复杂的生产工艺限制了其加工应用。显然，前两代先进高强钢不能满足工程需要，因此，诞生了以Q&P(Quenching and Partitioning)钢为代表的第三代高强钢，该种钢在室温下的组织结构包括板条状马氏体和马氏体板条之间的薄膜状奥氏体，在满足高强度的同时又具有良好的塑性，以体心立方为基体的马氏体中融入面心立方的奥氏体，充分利用固溶强化的效果，又由于含有部分奥氏体，变形过程中表现为TRIP效应，进一步提高性能，具有良好的强度和塑性。
[0004]公开号为CN113604736A的中国专利公开了一种屈服强度800MPa级高强度中厚板，通过对原料化学成分进行调整，并采用TMCP工艺，从而实现对屈服强度、抗拉强度等的提升，但是，此专利中对产品强度的提升仍然不高，并且并没有对材料的延伸率等进行改进。
[0005]虽然，国内外对Q&P钢的组织机理、过程控制做了大量研究，但在Q&P钢成分优化设计，组织稳定控制，工业稳定生产方面仍存在一些问题。
[0006]为此，本申请利用DQ
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DP
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T(Directly Quenching and Dynamic Partitioning and Tempering)工艺制备一种1300MPa级超高强度合金钢板，以期在提高材料稳定性的同时，能够进一步提升合金钢材料的力学性能。

技术实现思路

[0007]由于传统的Q&P钢加工工艺中，淬火和配分是两个独立的过程，不论是一步法还是两步法均需淬火到某一特定温度，存在制备工艺复杂以及工艺结果较难控制的问题，本专利技术通过对合金钢中化学成分进行调整，并采用DQ
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DP
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T工艺，提供了一种抗拉强度1300MPa级高抗拉强度合金钢板，实现对合金钢力学性能进行改进，同时解决了现有技术中Q&P钢生产工艺复杂、成本昂贵的问题。
[0008]本专利技术还提供了上述高抗拉强度合金钢板的制备方法。
[0009]基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0010]一种高抗拉强度合金钢板，所述合金钢板采用锻造、热轧、淬火
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动态配分
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回火等工艺制备而成，所述合金钢板中各组分及其质量百分比为：C：0.18～0.25％，Si：1.0～2.0％，Mn：1.0～2.0％，Cr：1.0～2.0％，Ni：2.0～3.0，Mo：0.5～1.0％，V：0～0.2％，Al：0.1～0.5％，Ti：0～0.2％，余量为Fe及不可避免的夹杂物。
[0011]进一步优选的，所述合金钢板中各组分及其质量百分比为：C：0.18～0.25％，Si：1.0～1.5％，Mn：1.0～1.5％，Cr：1.0～1.5％，Ni：2.0～3.0，Mo：0.5～1.0％，V：0～0.1％，Al：0.2～0.5％，Ti：0～0.2％，余量为Fe及不可避免的夹杂物。
[0012]上述高抗拉强度合金钢板的制备方法，包括如下步骤：
[0013](1)制备铸锭：按照合金钢板中各组分的质量百分比进行配料，利用真空感应炉真空熔炼工艺得到圆形铸锭，真空熔炼时的真空度＜5Pa，熔炼后杂质元素S≤0.001wt.％，P≤0.006wt.％；
[0014](2)铸锭锻造：将步骤(1)中得到的圆形铸锭在1200～1250℃保温1.5h～2h后进行锻造，始锻温度1230～1250℃，终锻温度大于950℃，锻造时间控制在40min以内，锻后冷却至室温得到锻坯；
[0015](3)热轧：将步骤(2)中得到的锻坯在950～1250℃温度下进行热轧，热轧时间控制在30min以内，轧制后得到厚度为20～40mm的钢板；
[0016](4)淬火
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动态配分
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回火：将步骤(3)热轧后的合金钢板空冷至室温进行淬火处理，淬火转移时间控制在15s以内，冷却速率为0.1～5℃/s；然后室温放置8～12h再回火处理，得到最终产品。
[0017]进一步的，步骤(2)中，真空熔炼过程中包括装料
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抽真空
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加热
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熔化
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合金化
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搅拌
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浇铸等步骤，其中加热熔化的温度为1520～1600℃，浇铸的温度为1520～1560℃，浇铸时间控制在3min以内。
[0018]进一步的，步骤(2)中将经过锻造后的锻坯加热至1200～1250℃，均匀化退火保温1～2h。
[0019]进一步的，步骤(3)中热轧采用两阶段控轧法进行，具体步骤为，将步骤(2)得到的锻坯先在1200～1250℃下开轧，然后在950～1000℃温度下终轧，热轧时间控制在30min以内。
[0020]进一步的，步骤(3)中采用两阶段控轧法进行热轧，能够实现总压下变形量在40～80％，通过控制变形量，从而改善板材力学性能。
[0021]进一步的，步骤(4)中，空冷过程中随着温度的下降，合金钢板先后经过马氏体转变开始温度Ms和马氏体转变终止温度Mf，即，经过马氏体转变温度区间(Ms～Mf温度区间)，完成马氏体的转变和碳的配分，当经过马氏体转变温度区间时，冷却速率为0.1～5℃/s，具体的所述马氏体转变开始温度Ms为394℃～386℃，马氏体转变终止温度Mf为164℃～176℃。
[0022]进一步的，步骤(4)中回火处理的具体步骤为，以10～15℃/min的速率加热到400～450℃，保温1
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2h后再空冷到室温。
[0023]进一步的，上述方法通过锻造、热轧、淬火
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动态配分
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回火等工艺制备得到的厚度为20～40mm的钢板，室温组织由铁素体、板条状马氏体基体与薄膜状残余奥氏体及少量岛状残余奥氏体和碳化物组成，其中残余奥氏体含量为3～15％，残余奥氏体含碳量为0.7～1.5％。
[0024]进一步的，本专利技术所制备的高抗拉强度合金钢板，残留奥氏体的稳定性不仅受化学成分的影响，还和形态、尺寸密切相关，通过采用DQ
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DP
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T工艺，可有效细化原始奥氏体晶粒，有利于后续C配分过程的进行，从而保证了试验钢在较低的碳含量下，仍然能实现C的配
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗拉强度合金钢板，其特征在于，所述合金钢板中各组分及其质量百分比为：C：0.18~0.25%，Si：1.0~2.0%，Mn：1.0~2.0%，Cr：1.0~2.0%，Ni：2.0~3.0，Mo：0.5~1.0%，V：0~0.2%，Al：0.1~0.5%，Ti：0~0.2%，余量为Fe。2.权利要求1所述的高抗拉强度合金钢板，其特征在于，所述合金钢板中各组分及其质量百分比为：C：0.18~0.25%，Si：1.0~1.5%，Mn：1.0~1.5%，Cr：1.0~1.5%，Ni：2.0~3.0，Mo：0.5~1.0%，V：0~0.1%，Al：0.2~0.5%，Ti：0~0.2%，余量为Fe。3.权利要求1或2所述高抗拉强度合金钢板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备铸锭：按照合金钢板中各组分的质量百分比进行配料，利用真空熔炼工艺得到铸锭，真空度＜5Pa；（2）铸锭锻造：将步骤（1）中得到的铸锭在1200~1250℃保温1.5h~2h后进行锻造，始锻温度1230~1250℃，终锻温度大于950℃，锻造时间控制在40min以内，锻后冷却至室温得到锻坯；（3）热轧：将步骤（2）得到的锻坯在950~1250℃温度下进行热轧，热轧时间控制在30min以内，轧制后得到厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王官涛，肖阳，马凯杰，刘振杰，祁登科，
申请(专利权)人：郑州轻研合金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：