【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高强钢，特别涉及一种强塑积大于30gpa·％的超高强度钢及制备方法。
技术介绍
1、高强钢在突破材料应用上有极为重要的价值，在未来的民用基础设施、机械、交通运输、航空航天和海洋工程等领域有着广阔的应用前景。在满足相同承重能力的基础上，使用强度大于2000mpa的超高强度钢可极大幅的降低材料的使用量，实现轻量化的要求。但当强度超过2400mpa后，强度和塑性的倒置关系表现得尤为明显，此时大多数合金延伸率降低到2％以下。因此，提高钢材强度的同时保持其良好的塑性在超高强度钢领域极具挑战。强塑积是判定高强钢综合力学性能最重要的指标之一，当前，超高强度钢强塑积难以超过30gpa·％，超高强度钢难以满足对塑性和韧性等指标要求，严重限制超高强度钢的应用。
2、中国专利cn 113604753a公开了一种2700mpa级高塑韧性高耐蚀马氏体时效不锈钢及其制备方法。该钢是目前专利文献中报道的强度最高同时具备优异延伸率(＞10％)的超高强度钢，优选成分和工艺的最高强度可达2737mpa，延伸率10.3％，即使如此，该钢的强塑积为27.8gpa·％，仍低于30gpa·％。同时，该高塑韧性高耐蚀马氏体时效不锈钢的优选成分的合金含量超过30％，成本极为昂贵，该钢还采用冷轧工艺制备，冷轧变形抗力大，对轧制设备要求极高。因此，该2700mpa级高塑韧性高耐蚀马氏体时效不锈钢难以生产并推广应用。
3、文献“li junkui，yang zhinan，ma hua，et al.a medium-c martensite st
4、中国专利cn110055465a公布了一种中锰超高强度钢及其制备方法，该专利最高强塑积可达到40gpa·％，综合力学性能优异，但最高抗拉强度仅为1950mpa，无法达到2000mpa以上满足更高强度的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种强塑积大于30gpa·％的超高强度钢及制备方法，合金含量低(＜10％)，制备成本低，本专利技术高强度钢的综合力学性能极为优异，优选成分和工艺下本专利技术的超高强度钢抗拉强度在大于2400mpa的同时强塑积可达30gpa·％以上。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种强塑积大于30gpa·％的超高强度钢的制备方法，包括：
4、s1、将设定配比的合金原料进行冶炼，铸造成铸坯或钢锭；
5、s2、将所述铸坯或钢锭在设定温度下进行开坯锻，得到开坯锻棒材，然后空冷至室温；
6、s3、将经过步骤s2处理的所述开坯锻棒材重新加热到奥氏体化温度、保温，对所述开坯锻棒材进行多道次热轧成板材或在旋转状态下进行多道次的二次锻造成棒材，并冷却至室温；
7、s4、对经过步骤s3中热轧获得的板材或锻造获得的棒材进行不低于一次的奥氏体化短时保温淬火处理；
8、s5、对经过步骤s4处理后的板材或棒材进行回火处理，获得所述强塑积大于30gpa·％的超高强度钢。
9、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s1中，所述合金原料按质量百分比为：c：0.4～0.7％，si：0.2～2.0，mn：0.2～2.5，cr：0.2～2，ni：0.5～3，mo：0.3～2，v：0.1～0.7，nb：≤0.3，余量为fe及不可避免的杂质。
10、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s2中，所述设定温度为1150℃～1250℃，保温1～3h。
11、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s3中，所述奥氏体化温度为850～1200℃，保温时间0.5h以上。
12、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s3中，所述多道次热轧或多道次锻造的总变形量大于60％，所述多道次热轧终轧温度或多道次锻造的终锻温度均大于700℃。
13、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s4中，所述不低于一次的奥氏体化短时保温淬火处理的奥氏体化温度为800～950℃，每次保温淬火处理时间1～10min。
14、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s4中，所述不低于一次的奥氏体化淬火的冷却方式包括空冷、风冷、水雾冷却、油冷、水冷或液氮冷却。
15、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s5中，所述回火处理包括：将轧制获得的板材或锻造获得的棒材在100～320℃保温0.1～48h。
16、另一方面，本专利技术还提供了一种强塑积大于30gpa·％的超高强度钢，成分百分比为：c：0.4～0.7％，si：0.2～2.0，mn：0.2～2.5，cr：0.2～2，ni：0.5～3，mo：0.1～2，v：0.1～0.7，nb：≤0.3，余量为fe及不可避免的杂质；
17、所述超高强度钢通过上述的制备方法得到，所述超高强度钢组织包括等轴的细小马氏体组织和稳定性高的残余奥氏体，残余奥氏体含量占比5～15％，所述超高强度钢抗拉强度大于2400mpa。
18、本专利技术的化学成分设计原理如下：
19、c元素：c是钢中最重要的合金元素，高强度马氏体钢中一定的c含量能够通过间隙固溶强化以及通过碳与位错的交互作用提供的位错强化效果保证获得足够的强度，但碳含量过高会提高奥氏体稳定性，导致淬火后获得的组织中残余奥氏体含量过高，从而降低高强度钢的强度，因此本专利技术将c的重量百分比限制在0.4～0.7％之间。
20、si元素：si能够提高马氏体钢的回火稳定性，提高钢的回火脆性温度范围，因此可以提高钢的回火温度，从而获得优异的塑性和韧性，同时si还可以提供良好的固溶强化效果。因此，本专利技术设定si的重量百分比限定在0.2～2.0。
21、mn、cr、ni元素：mn、cr和ni元素均是增加淬透性的元素，同时提供一定的固溶强化效果。但mn和ni过高会导致残余奥氏体过于稳定，对保持高强度不利。cr过高会导致容易形成粗大碳化物。同时，mn、cr、ni含量添加过高会导致合金成本显著增加。因此，本专利技术将mn的重量百分比限定在0.2～2.5；cr的重量百分比限定在0.2～2；ni的重量百分比限制在0.5～3。
22、mo、v、nb元素：mo、v和nb可以与c形成碳化物通过析出强化显著提高钢的强度，同时还有显著的细化组织的效果，但m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强塑积大于30GPa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.如权利要求1所述的强塑积大于30GPa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述合金原料按质量百分比为：C：0.4～0.7％，Si：0.2～2.0，Mn：0.2～2.5，Cr：0.2～2，Ni：0.5～3，Mo：0.3～2，V：0.1～0.7，Nb：≤0.3，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的强塑积大于30GPa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述设定温度为1150℃～1250℃，保温1～3h。
4.如权利要求1所述的强塑积大于30GPa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述奥氏体化温度为850～1200℃，保温时间0.5h以上。
5.如权利要求1所述的强塑积大于30GPa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述多道次热轧或多道次锻造的总变形量大于60％，所述多道次热轧终轧温度或多道次锻造的终锻温度均大于700℃。
6.如权利要求1所述的强塑积大
7.如权利要求1所述的强塑积大于30GPa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述多次短时间奥氏体化淬火的冷却方式包括空冷、风冷、水雾冷却、油冷、水冷或液氮冷却。
8.如权利要求1所述的强塑积大于30GPa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述回火处理包括：将轧制获得的板材或锻造获得的棒材在100～320℃保温0.1～48h。
9.一种强塑积大于30GPa·％的超高强度钢，其特征在于，所述超高强度钢通过如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到，所述超高强度钢的成分按质量百分比为：C：0.4～0.7％，Si：0.2～2.0，Mn：0.2～2.5，Cr：0.2～2，Ni：0.5～3，Mo：0.3～2，V：0.1～0.7，Nb：≤0.3，余量为Fe及不可避免的杂质；
10.如权利要求9所述的强塑积大于30GPa·％的超高强度钢，其特征在于，所述超高强度钢抗拉强度大于2400MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种强塑积大于30gpa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.如权利要求1所述的强塑积大于30gpa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述合金原料按质量百分比为：c：0.4～0.7％，si：0.2～2.0，mn：0.2～2.5，cr：0.2～2，ni：0.5～3，mo：0.3～2，v：0.1～0.7，nb：≤0.3，余量为fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的强塑积大于30gpa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述设定温度为1150℃～1250℃，保温1～3h。
4.如权利要求1所述的强塑积大于30gpa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述奥氏体化温度为850～1200℃，保温时间0.5h以上。
5.如权利要求1所述的强塑积大于30gpa·％的超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述多道次热轧或多道次锻造的总变形量大于60％，所述多道次热轧终轧温度或多道次锻造的终锻温度均大于700℃。
6.如权利要求1所述的强塑积大于30gpa·％的超高强度...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴桂林，李国阳，孙飞龙，汪水泽，吴宏辉，赵海涛，高军恒，张朝磊，毛新平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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