纳米析出相强化及控制的超细晶粒马氏体钢的制备方法

摘要

一种纳米析出相强化及控制的超细晶粒马氏体钢的制备方法，属于马氏体钢制造技术领域。通过纳米尺寸的析出相产生强化和细化的效应，获得抗拉强度范围为1000-2200MPa的具有优异的冲击韧性和焊接性能的超细晶粒马氏体组织为主要组织的合金钢。实现高强度和超高强度马氏体钢的高韧性、优良的氢滞延迟断裂性能和工艺性能，并生产成本低。

主权项

一种纳米析出相强化及控制的超细晶粒马氏体钢的制备方法，其特征在于，制造工艺及条件为：(1)钢的冶炼与凝固：适用于转炉、电炉或感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯或模铸生产铸锭；(2)铸坯或铸锭的轧制：采用热连轧、热连轧+冷轧或中厚板热轧；热连轧板卷：将连铸坯或铸坯加热到1150‑1350℃，保温1‑5h，以保证80％Ti实现固溶；随后通过5‑15道次粗轧，将上述板坯轧制到30‑60mm厚，并1000‑1100℃完成粗轧，以减少较大尺寸的TiC在轧制过程中析出的数量；随后，钢板进行7道次热连轧，终轧温度为700℃‑950℃；轧后层流冷却，在700‑600℃之间完成卷取温度，以保证小于20nm的TiC在卷取的缓冷过程中析出；热连轧+冷轧：将连铸坯或铸坯加热到1150‑1350℃，保温1‑5h，以保证大部分Ti元素实现固溶。随后通过5‑15道次粗轧，将上述板坯轧制到30‑60mm厚，并1000‑1100℃以上完成粗轧，以减少较大尺寸的TiC在轧制过程中析出的数量；随后，钢板进行7道次热连轧，终轧温度为T再结晶‑950℃，轧后层流冷却，550℃以下完成卷取温度；连轧工艺需保证使钢板的抗拉强度低于800MPa，以便于冷轧；随后，将上述热轧钢卷进行酸洗处理后，在冷轧连轧机组进行轧制，得到冷轧钢板；再将冷轧钢板放入罩式退火炉进行550‑650℃保温0.3‑4h退火处理；消除冷轧内应力和改善组织结构，使钢中固溶的Ti形成3‑20nm的TiC析出相；中厚板热轧：将连铸坯或铸坯加热到1150‑1350℃，保温1‑5h，以保证80％以上Ti元素实现固溶；随后通过5‑15道次粗轧，轧制到设定厚度规格；终轧温度控制在750‑950℃；若将终轧温度控制在T再结晶以下50‑150℃之间，并且在T再结晶以下温度的轧制变形量10‑25％，可进一步提高钢的性能；轧后钢板5℃/s～100℃/s的冷却至500℃以下，随后空冷至室温；轧后的钢板再进行退火炉550‑650℃保温1‑4h退火处理；(3)钢板或零件热处理工艺：小于、等于8mm的薄规格的钢板和热成形零件：加热温度850‑980℃，保温2‑10min；然后进行淬火处理；对于大于8mm厚的钢板：加热温度为850‑930℃，保温5‑30min，然后进行淬火处理；所述的马氏体钢化学成分范围为：C：0.08‑0.45wt％、P≤0.020wt％，S≤0.015wt％，Ti：0.06‑0.25wt％，[N]≤0.008wt％，Mn：0.8‑2.3wt％；在此基础上添加以下一种或多种元素：B：0.0005‑0.005wt％、Ni：0.1‑3.0wt％、Cr：0.2‑3.0wt％、Mo：0.2‑0.8wt％、Si：0.3‑2.3wt％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。