一种高强韧性复相钢及其热处理方法技术

本发明专利技术一种高强韧性复相钢及其热处理方法属于合金钢生产工艺技术领域；所要解决的技术问题是实现利用形变诱导铁素体区变形来细化晶粒，利用Q&P工艺实现对硬相马氏体和软相残余奥氏体的调控，增加钢的强度的同时又保证其具有良好的韧性；采用的技术方案为：一种高强韧性复相钢，包含的组分及重量百分比含量为：C：0.10%-0.25%，Si：0.5%-1.0%，Mn：1.2%-1.8%，Ti：0.01%-0.05%，B：0.001%-0.003%，S：≤0.01%，P：≤0.01%，其余为Fe；其热处理方法为：第一步，将钢加热到奥氏体化温度，并保温3-30min；第二步，将钢快速冷却到临界温度，在此温度范围内进行形变诱导相变；第三步，将钢淬入50-370℃的淬火介质中，并保温5-600s；第四步，将钢淬入室温水中；相对于Q&P钢，本发明专利技术获得的钢综合性能好，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金钢生产工艺
，具体涉及一种低合金超高强韧性复相钢及其生产工艺。
技术介绍
目前，具有较低强塑积的第一代汽车钢(如DP钢、TRIP钢)已经不能满足汽车工业未来发展对轻量化和高安全的双重要求。第二代汽车用钢(如TWIP钢)的强塑积远远高于第一代汽车用钢，具有非常高的碰撞吸能能力与良好的成型能力。但是相比于合金含量小于5%的第一代汽车用钢，其总合金含量高达25%以上，导致其成本较高、工艺性能较差及冶金生产困难较大。为了满足节约资源、降低成本、汽车轻量化和提高安全性的要求，迫切需要研发具有成本接近第一代汽车用钢而性能接近第二代汽车用钢的低成本高强高塑第三代汽车用钢。Q&P钢是近几年发展起来的具有较高强度和韧性的第三代汽车用钢。其基本原理是含Si或(和)Al的钢件先经奥氏体化后淬火至MiTMf (Ms为马氏体转变开始温度，Mf为马氏体转变结束温度)之间的某一温度，即形成一定数量的马氏体和残余奥氏体，再在该初始淬火温度或者Ms以上某一温度停留一段时间，使碳由马氏体向残余奥氏体分配，此时马氏体中的碳含量下降，奥氏体中的碳含量升高，从而使残余奥氏体富碳且能够稳定至室温，最后获得由马氏体和残余奥氏体组成的复合组织，从而获得较高的强度和韧性，即良好的综合力学性能。然而，随着汽车工业的发展，对先进高强钢的强度和韧性提出了越来越高的要求。所得到的Q&P钢虽然强度较高，但其塑性较差。另外，由于其强度较高，大大削弱了其焊接性能。因此，从提高钢的强韧性和焊接性，以及节约资源、降低成本的角度考虑，进一步提高Q&P钢的综合性能具有重要 意义。经对现有技术的文献检索发现,徐祖耀院士在International Heat Treatmentand Surface Engineering, 2008, 2 (2)，64-68.上发表 “Quenching-partitioning-tempering (Q-P-T)process for ultra-high strength steel，，一文，阐述了淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺的原理，利用的是碳化物析出强化来提高钢的强度，最后获得了马氏体、残余奥氏体和碳化物的复相组织。检索中还发现，专利号为200810033295. 7的中国专利，该专利获得了马氏体、残余奥氏体和纳米贝氏体的三相组织，利用低温长时间处理得到的纳米贝氏体来进一步提高钢的综合力学性能。最近，J. G. Speer等在Metallurgicaland Materials Transactions A, 2011,42 (12), 3652-3659.上发表“Quenched andPartitioned Microstructures Produced via Gleeble Simulations of Hot-Strip MillCooling Practices”一文，指出通过在高温热轧来提高Q&P钢的强韧性是有效的，但没有引入铁素体组织。总之，以上研究都没有引入铁素体组织且同时使组织细化来提高钢的强韧性。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供了一种低合金超高强韧性复相钢及其热处理方法，实现了变形、相变和碳分配相结合的高强度钢设计思想，利用形变诱导铁素体区变形来细化晶粒，利用Q&P工艺实现对硬相马氏体和软相残余奥氏体的调控，增加钢的强度的同时又保证其具有良好的韧性，而且实现了低合金化，成本低廉。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为一种高强韧性复相钢，包含的组分及重量百分比含量为C 0. 10%-0. 25%, S1:0. 5%-1. 0%, Mn :1. 2%-1. 8%, Ti O. 01%-0. 05%, B 0. 001%-0. 003%, S :彡 O. 01%, P :彡 O. 01%，其余为 Fe。一种高强韧性复相钢的热处理方法，主要包括以下步骤 第一步，将钢加热到奥氏体化温度860-1000°C，并保温3-30min ； 第二步，将第一步得 到的钢以50-100°C / s的速度快速冷却到临界温度700-850°C，并在此温度范围内进行形变诱导相变，应变速率为O. 6-5^1,道次压下量为51-80%，使得晶粒细化且生成形变诱导铁素体； 第三步，将第二步得到的钢淬入50-370°C的液体淬火介质中，以获得马氏体和残余奥氏体组织，并在此温度范围内保温5-600S实现碳分配，使碳原子从过饱和马氏体到未转变奥氏体充分扩散，以稳定奥氏体； 第四步，将第三步得到的钢淬入室温水中，获得细板条位错型马氏体+细薄残余奥氏体+形变诱导铁素体的复相组织。所述第一步中的温度为900°C，保温时间为5min。所述第二步中，应变速率为I s_\道次压下量为60%。所述第三步中，淬火温度为300°C，保温时间为60s。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。本专利技术在不使用昂贵合金元素情况下，通过组织调控来进一步提高钢的韧性和塑性。这是因为为要保证钢的高强度，其基体组织需选择马氏体组织，该马氏体组织应该以含有高密度位错的细板条马氏体为主，其次，在马氏体板条间要存在有残余奥氏体薄膜。在此基础上，通过组织调控让组织中存在一些铁素体，且同时让晶粒细化，获得一种细化了的马氏体、残余奥氏体和铁素体的复相组织。在马氏体板条间要存在的残余奥氏体薄膜，主要是为了使钢在受到外力作用时残余奥氏体发生TRIP效应，提高钢的塑性。铁素体的引入不仅对提高钢的强度和塑性有贡献，而且对硬相马氏体和软相奥氏体之间的协调、对于残余奥氏体的稳定性起着至关重要的作用。组织细化这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小。此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。本专利技术是在高温热变形发生形变诱导铁素体相变，然后使其淬火并进行碳分配，最后获得一定体积分数的马氏体、残余奥氏体和铁素体的三相复合组织。从而使钢具有优异的力学性能，抗拉强度为1500-1900MPa，延伸率为15_30%。相对于Q&P钢，本专利技术获得的钢综合性能好，成本低。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术的热处理工艺原理图。图2为本专利技术实施例1所获得的超高强韧性复相钢的显微组织照片。具体实施例方式本专利技术一种高强韧性复相钢，包含的组分及重量百分比含量为C 0. 10%-0. 25%，Si 0. 5%-1. 0%, Mn 1. 2%-1. 8%, Ti 0. 01%-0. 05%, B 0. 001%_0· 003%, S ^ O. 01%, P (O. 01%，其余为 Fe。其中较低的C含量可以保证合金钢具有较好的成形性，同时又尽可能降低其碳当量，使其具有一定的可焊性，Si主要是用来抑制渗碳体的析出，Mn用来增加奥氏体区降低奥氏体化温度，Ti主要是用来细化奥氏体晶粒，少量的B保证有足够好的淬透性。一种高强韧性复相钢的热处理方法，主要包括以下步骤 第一步，将钢加热到奥氏体化温度860-1000°C，并保温3-30min ； 第二步，将第一步得到的钢以50-100°C / s的速度快速冷却到临界温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强韧性复相钢，其特征在于，包含的组分及重量百分比含量为：C：0.10%?0.25%，Si：0.5%?1.0%，Mn：1.2%?1.8%，Ti：0.01%?0.05%，B：0.001%?0.003%，S：≤0.01%，P：≤0.01%，其余为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种高强韧性复相钢，其特征在于，包含的组分及重量百分比含量为C:O.10%-0. 25%, Si 0. 5%-1. 0%, Mn 1. 2%-1. 8%, Ti 0. 01%-0. 05%, B 0. 001%_0· 003%, S ≤ O. 01%, P :≤ O. 01%，其余为 Fe。2.如权利要求1所述的一种高强韧性复相钢的热处理方法，其特征在于主要包括以下步骤 第一步，将钢加热到奥氏体化温度860-1000°C，并保温3-30min ； 第二步，将第一步得到的钢以50-100°C / s的速度快速冷却到临界温度700-850°C，并在此温度范围内进行形变诱导相变，应变速率为O. 6-5(1,道次压下量为51-80%，使得晶粒细化且生成形变诱导铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘和平，刘斌，孙虎儿，李志勇，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：