一种纳米结构板条马氏体钢及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102703837A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102703837A(43)申请公布日2012.10.03(21)申请号201210164975.9(22)申请日2012.05.25(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人王天生张淼张福成(74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所13116代理人续京沙(51)Int.Cl.C22C38/58(2006.01)C22C33/04(2006.01)C21D8/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图33页(54)发明名称一种纳米结构板条马氏体钢及其制备方法(57)摘要一种纳米结构板条马氏体钢，其化学成分按重量百分比为：C0.42~0.48，Si1.3~1.5，Mn1.6~2.0，Al0.8~1.2，Cr0.8~1.2，Ni0.8~1.2，W0.7~0.9，P<0.02，S<0.02，余量为Fe和不可避免的杂质；其制备方法是用真空感应炉熔炼上述成分的合金钢，浇铸成钢锭后缓冷至室温；加热并保温，出炉后开始锻造，锻后缓冷至室温；再加热奥氏体化后快速冷却到过冷奥氏体温区进行压缩变形，得到压扁的奥氏体晶粒，然后快速冷却到室温，发生马氏体转变，得到38~67nm厚度的板条马氏体组织。本发明制备方法简单，容易在连续生产线上应用，效率高，成本低。CN102738ACN102703837A权利要求书1/1页1.一种纳米结构板条马氏体钢，其特征在于：其化学成分按重量百分比为：C0.42~0.48，Si1.3~1.5，Mn1.6~2.0，Al0.8~1.2，Cr0.8~1.2，Ni0.8~1.2，W0.7~0.9，P<0.02，S<0.02，余量为Fe和不可避免的杂质。2.权利要求1所述的纳米结构板条马氏体钢的制备方法，其特征在于：（1）用真空感应炉对中碳合金钢进行熔炼，真空度0.1~0.6Pa、温度1520~1560℃、熔炼时间0.5~1.0h，将熔炼的钢水浇铸成钢锭，缓冷至室温；（2）将上述铸锭加热至1200~1250℃保温3~5h出炉，在1140~1160℃开始锻造，终锻温度为930~950℃，锻后缓冷至室温；（3）再将上述锻造棒料加热到980~1020℃保温8~12min奥氏体化，以20~30℃/s冷却到过冷奥氏体温区400~600℃，立即以应变速率1s-1进行50%压下量的压缩变形，然后以20~30℃/s冷却到220℃后空冷到室温。3.根据权利要求1所述的一种纳米结构板条马氏体钢，其特征在于：该纳米结构板条马氏体钢的微观组织由交替排布的平均厚度为38~67nm的板条马氏体和残余奥氏体薄膜组成。2CN102703837A说明书1/3页一种纳米结构板条马氏体钢及其制备方法技术领域[0001]本发明属于金属材料领域，特别涉及一种马氏体钢及其制备方法。背景技术[0002]作为结构材料而大量使用的钢的主要强化方法是淬火，即把钢加热到临界点温度以上后快速冷却，发生马氏体转变，获得马氏体组织。而钢中马氏体通常有两种形态：一种为板条状马氏体，其内部亚结构是位错；另一种为针片状马氏体，其内部亚结构是孪晶。板条状马氏体组织具有高强度和高韧性，即具有良好的综合力学性能，而针片状马氏体具有高硬度、高强度，但其韧性很低。因此，对于要求耐冲击和承受较高载荷的构件，控制其得到板条状马氏体的微观组织是很有意义的。通常情况下，钢淬火得到马氏体的同时会伴有少量的残余奥氏体。那么，板条马氏体的厚度及残余奥氏体的形态、数量和分布特征对钢的力学性能起到关键的作用。位错亚结构的板条马氏体与薄膜残余奥氏体交替排列的组织，具有较大的裂纹扩展抗力及较好的塑性、韧性和零部件成形性。其中残余奥氏体的稳定性是保持高韧性的一个关键因素，如果残余奥氏体的稳定性较低，其在载荷作用下即发生转变，生成硬脆的马氏体组织，或使用环境温度稍高即转变为碳化物，这都将使钢脆化，恶化其使用性能。为了解决这种残余奥氏体的不稳定性的问题，G.J.库辛斯基等人（发明专利CN1325685C）发明了一种纳米复合马氏体钢，所含合金元素按重量百分比为：C0.05~0.33、Cr0.5~12、Ni0.25~5、Mn0.26~6、Si<1；其显微组织由马氏体板条与奥氏体薄膜交替分布组成，且每个奥氏体晶粒内部存在单个变体的板条束，组织中奥氏体的稳定性高于传统淬火得到的多变体板条马氏体组织中的奥氏体；其优选的制造方法主要包括如下步骤：在奥氏体化温度范围1050~1200℃轧制或锻造，再冷却到奥氏体再结晶温度到高于此温度50℃的温度范围900~950℃（最优选温度为900~925℃）轧制或锻造，使奥氏体发生动态再结晶，来细化奥氏体晶粒，使奥氏体