專利名稱：一種利用碳分配改善含Cr高強(qiáng)鋼延韌性的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用碳分配改善含Cr超高強(qiáng)鋼韌 性的工藝方法。
背景技術(shù)：
為節(jié)約能源和原材料、降低能耗及環(huán)境保護(hù)，世界各國(guó)對(duì)高強(qiáng)鋼的需求日益擴(kuò)大。 而傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)高強(qiáng)鋼又因韌性和延韌性較低而備受局限。以往研究表明，殘余奧氏 體可用來(lái)改善淬火鋼的韌性。鋼件淬火過(guò)程碳原子從馬氏體向奧氏體分配，但由于淬火溫 度較低，這種分配對(duì)奧氏體的熱穩(wěn)定化非常有限，回火時(shí)會(huì)發(fā)生殘余奧氏體的分解和碳化 物的析出。因此，淬火過(guò)程碳原子由馬氏體向殘余奧氏體分配以熱穩(wěn)定奧氏體未能引起足 夠重視。 而近年來(lái)，由美國(guó)柯州礦校Speer J.G(文獻(xiàn)1 -Materials Science andEngineering A 438-440(2006)25-34)最新提出的Q&P (Quenching andPartitioning， 淬火-碳分配)新工藝，基于碳可在馬氏體與殘留奧氏體混合組織間再分配規(guī)律的重新認(rèn) 識(shí)，通過(guò)控制室溫下富碳?xì)埩魥W氏體的體積分?jǐn)?shù)來(lái)改善鋼的性能。該工藝應(yīng)用在生產(chǎn)汽車(chē) 用鋼板中，性能上具有兼顧高強(qiáng)度和高延展性的優(yōu)點(diǎn)。因該技術(shù)強(qiáng)調(diào)了抑制碳化物的析出， 因而其應(yīng)用范圍僅限于不含任何碳化物形成元素(如Cr、Mo、Nb、V、Ti)的鋼種。我國(guó)上海 交通大學(xué)徐祖耀院士，在其基礎(chǔ)上提出碳分配和回火工藝用于生產(chǎn)高強(qiáng)含Mo和Nb(文獻(xiàn)2: 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710045886. 1)，其原理是利用碳分配原理穩(wěn)定室溫下奧氏體，并充分利 用回火時(shí)析出碳化物來(lái)提高強(qiáng)度，優(yōu)化了強(qiáng)度和延韌性綜合性能。但因Mo和Nb成本的昂 貴，使得工業(yè)應(yīng)用受到較大局限。因此，如能開(kāi)發(fā)更廉價(jià)合金成分鋼的碳分配工藝則備受青 睞?；诖?，本發(fā)明提出一種低成本含Cr鋼的碳分配工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用碳分配改善含Cr高強(qiáng)鋼延韌性的工藝方法，使
其具有高強(qiáng)度的同時(shí)，比相同成分用傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)的鋼韌性提高15-45%。 —種利用碳分配改善含Cr高強(qiáng)鋼延韌性的工藝方法，包括以下的具體步驟 (1)將鋼件加熱，加熱溫度為850-96(TC，使其完全奧氏體化； (2)將鋼件急冷至250-350°C，冷卻速度25_200°C /s，保溫10_1200s ; (3)將鋼件迅速加熱至360-500°C ，加熱速度大于40°C /s，保溫600-1800s ; (2)將鋼件空冷至室溫。 上述工藝方法，所述鋼件的化學(xué)成分按照重量百分比為C占0. 15-0. 45%， Si占 1. 0-2. 5%， Mn占0. 5-2. 5%， Cr占0. 2-1. 5%， Ni《5. 0%， Mo《0. 40%， Nb《0. 20%， V《0. 15%， Ti《0. 040%， B《0. 005%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明的基本原理先加熱鋼件是其完全奧氏體化，因在鋼件中添加了明顯提高 淬透性的元素，使C曲線右移，抑制冷卻過(guò)程擴(kuò)散型相變，避免出現(xiàn)鐵素體和珠光體，這樣
3在急冷致250-35(TC時(shí)即獲得馬氏體和奧氏體的混合組織；并嚴(yán)格控制碳化物形成元素 Cr、Mo等和碳的含量配比，部分碳以游離態(tài)間隙原子形式從馬氏體向奧氏體分配，增強(qiáng)了奧 氏體的熱穩(wěn)定性，以增強(qiáng)鋼件的韌性。部分碳以形成碳化物從基體中析出，提高了鋼件的強(qiáng)度。 本發(fā)明相比同類(lèi)成分的調(diào)質(zhì)鋼，韌性可明顯提高15_50%，且經(jīng)濟(jì)適用，工藝穩(wěn)定。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 鋼件化學(xué)成分按重量百分比為C :0. 29%， Si :1. 8%， Mn :1. 54%， Cr :0. 7%， Ni : 0. 8%，Mo :0. 25%，Nb :0. 04%，Ti :0. 012%，B :0. 003%。將鋼件加熱930。C，使其完全奧氏 體化；急冷至270。C，冷卻速度45°C /s，保溫20s ;迅速加熱至380。C，加熱速度60°C /s，保 溫800s ;再空冷至室溫。經(jīng)性能檢測(cè)，抗拉強(qiáng)度為1420Mpa，沖擊功(-2(TC )為31J，延伸率 為15%。而鋼件未處理前(調(diào)質(zhì)鋼)抗拉強(qiáng)度1380Mpa，沖擊功(-2(TC )為22J。
實(shí)施例2 鋼件化學(xué)成分按重量百分比為C :0. 29%， Si :1. 8%， Mn :1. 54%， Cr :0. 7%， Ni : 0. 8%，Mo :0. 25%，Nb :0. 04%，Ti :0. 012%，B :0. 003%。將鋼件加熱930。C，使其完全奧氏 體化；急冷至270。C，冷卻速度45°C /s，保溫20s ;迅速加熱至460。C，加熱速度60°C /s，保 溫1200s ;再空冷至室溫。經(jīng)性能檢測(cè)，抗拉強(qiáng)度為1360Mpa，沖擊功(-2(TC )為29J，延伸 率為18%。
實(shí)施例3 鋼件化學(xué)成分按重量百分比為C :0. 29%， Si :1. 9%， Mn :1. 7%， Cr :1. 0%， Ni : 0. 7%，Mo :0. 25%，Nb :0. 04%，Ti :0. 012%，B :0. 003%。將鋼件加熱91(TC，使其完全奧氏 體化；急冷至250。C，冷卻速度45°C /s，保溫20s ;迅速加熱至380。C，加熱速度60°C /s，保 溫800s ;再空冷至室溫。經(jīng)性能檢測(cè)，抗拉強(qiáng)度為1530Mpa，沖擊功(-2(TC )為26J，延伸率 為14%。 實(shí)施例4 鋼件化學(xué)成分按重量百分比為C :0. 29%， Si :1. 9%， Mn :1. 7%， Cr :1. 0%， Ni : 0. 7%，Mo :0. 25%，Nb :0. 04%，Ti :0. 012%，B :0. 003%。將鋼件加熱91(TC，使其完全奧氏 體化；急冷至250。C，冷卻速度45°C /s，保溫20s ;迅速加熱至460。C，加熱速度60°C /s，保 溫1200s ;再空冷至室溫。經(jīng)性能檢測(cè)，抗拉強(qiáng)度為1480Mpa，沖擊功(-20°C )為29J，延伸 率為17%。
權(quán)利要求
一種利用碳分配改善含Cr高強(qiáng)鋼延韌性的工藝方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將鋼件加熱，加熱溫度為850-960℃，使其完全奧氏體化；(2)將鋼件急冷至250-350℃，冷卻速度25-200℃/s，保溫10-1200s；(3)將鋼件迅速加熱至360-500℃，加熱速度大于40℃/s，保溫600-1800s；(4)將鋼件空冷至室溫。
2. 如權(quán)利要求l所述的利用碳分配改善含Cr高強(qiáng)鋼延韌性的工藝方法，其特征在于，所述鋼件的化學(xué)成分按照重量百分比為C占O. 15-0.45%， Si占1.0-2.5%， Mn占0. 5-2. 5 % ， Cr占0. 3—1. 5 % ， Ni《5. 0 % ， Mo《0. 40 % ， Nb《0. 20 % ， V《0. 15 % ，Ti《0. 040%， B《0. 005%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
一種利用碳分配改善含Cr高強(qiáng)鋼延韌性的工藝方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。其特征是將鋼件加熱850-960℃，使其完全奧氏體化；急冷致250-350℃，冷卻速度25-200℃/s，保溫10-1200s；迅速加熱致360-500℃，加熱速度大于40℃/s，保溫600-1800s；再空冷至室溫。本發(fā)明嚴(yán)格控制碳化物形成元素Cr、Mo等和碳的含量，部分碳以游離態(tài)間隙原子形式從馬氏體向奧氏體分配，增強(qiáng)了奧氏體的熱穩(wěn)定性，以增強(qiáng)鋼件的韌性。部分碳以形成碳化物從基體中析出，提高了鋼件的強(qiáng)度。相比同類(lèi)成分傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)的鋼，本發(fā)明可提高韌性15-50％，經(jīng)濟(jì)適用，工藝穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C22C38/40GK101705345SQ200910090640
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者余偉, 唐荻, 武會(huì)賓, 王立軍, 蔡慶伍 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)