一种调控中锰钢屈强比的热处理工艺制造技术

本发明专利技术是一种调控中锰钢屈强比的热处理工艺，采用淬火+两相区高温回火的热处理工艺，淬火温度为Ac3+(20‑60)℃，Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度，保温时间为1.5‑2.0min/mm；回火温度为Ac1+( 10‑70 )℃，Ac1为亚共析钢加热时，铁素体开始转变为奥氏体的温度，保温时间为1.7‑2.5min/mm；通过淬火和回火工艺使中锰钢屈强比在0.65‑0.93之间调节，屈服强度在500MPa‑690MPa之间调节。

【技术实现步骤摘要】
一种调控中锰钢屈强比的热处理工艺
本专利技术涉及一种板材产品热处理工艺，具体涉及一种调节中锰钢屈强比的热处理工艺。
技术介绍
锰合金钢的研究始于1840年，已广泛应用于汽车制造、矿山机械等领域。目前，随着国家海洋战略的推进，中锰钢因其独特性能优势，备受关注，应用前景广阔。锰为扩大奥氏体相区元素，降低了Ac1和Ms点，每添加1%的Mn元素，马氏体相变转变点降低约30.4℃，富含Mn元素的奥氏体更易在室温下形成稳定的残余奥氏体。同时在低碳钢中加入Mn元素会使先共析铁素体析出线右移，使得冷却过程中铁素体析出量较少。中锰钢加热过程中Mn元素的扩散方式为置换扩散，抑制了奥氏体逆相变过程中马氏体板条的长大，使基体细化和提高了基体的强度，保证了残余奥氏体的形成。研究发现，中锰钢中残余奥氏体量是获得高强度、高塑性、低屈强比的关键因素。中锰钢中的残余奥氏体相在外力作用下发生向马氏体转变，通过塑性变形它可以松弛局部集中应力。同时，提高了加工硬化率，当加工硬化率速度大于试样截面减小速度时，会推迟颈缩现象的产生，提高了钢材的延伸率，这种效应也被称为TRIP效应。若残余奥氏体稳定性差，受到轻微的应力也会导致马氏体相变，这情况对钢材的塑性没有任何贡献；若残余奥氏体过于稳定，当形变量很大时，残余奥氏体迟迟不能发生马氏体相变，局部的应力集中难以得到释放，裂纹开始产生，钢材塑性没有明显改善。根据申请人检索，申请专利CN201510788040公开了一种降低超高强度海工钢屈强比热处理工艺，其采用临界温度淬火+AC1以下短时回火工艺，获得的室温组织、调控机理均有异于本专利技术，且其针对单一钢级。申请专利CN201510132465公开了一种调质型低屈强比管线钢制备方法，其采用两相区淬火+高温回火工艺，获得的室温组织、调控机理均有异于本专利技术，且其针对单一钢级。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，⑴如何通过热处理工艺可调节中锰钢中奥氏体含量及稳定性，为调节钢板强度、屈强比提供可能；⑵如何通过调节回火温度，获得不同强度级别（500MPa-690MPa）钢板，实现“一钢多级”应用。本专利技术解决以上技术问题的技术方案是：一种调控中锰钢屈强比的热处理工艺，采用淬火+两相区高温回火的热处理工艺，淬火温度为Ac3+(20-60)℃，Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度，保温时间为1.5-2.0min/mm；回火温度为Ac1+(10-70)℃，Ac1为亚共析钢加热时，铁素体开始转变为奥氏体的温度，保温时间为1.7-2.5min/mm；通过淬火和回火工艺，可以使本专利技术的锰钢屈强比可在0.65-0.93之间调节；屈服强度可在500MPa-690MPa之间调节。本专利技术进一步限定的技术方案是：前述的调控中锰钢屈强比的热处理工艺，中锰钢中锰的重量百分比含量为4%-9%。前述的调控中锰钢屈强比的热处理工艺，淬火温度为Ac3+(20-60)℃，保温时间为1.5-2.0min/mm，回火温度为Ac1+(10-20)℃，保温时间为1.7-2.5min/mm，获得高强度高屈强比钢，屈服强度690-720MPa，屈强比介于0.90-0.93，室温组织为回火马氏体+少量逆转变奥氏体（M/A岛）复相组织。前述的调控中锰钢屈强比的热处理工艺，淬火温度为Ac3+(20-60)℃，保温时间为1.5-2.0min/mm，回火温度为Ac1+(50-70)℃，保温时间为1.7-2.5min/mm，获得超低屈强比钢，屈服强度500-600MPa，屈强比0.65-0.80，室温组织为回火马氏体+逆转变奥氏体（M/A岛）+二次马氏体复相组织。前述的调控中锰钢屈强比的热处理工艺，淬火温度为Ac3+(20-60)℃，保温时间为1.5-2.0min/mm，回火温度为Ac1+(20-50)℃，保温时间为1.7-2.5min/mm，获得强度和屈强比介于上述两种中锰钢之间，室温组织为回火马氏体+逆转变奥氏体组织（M/A岛）+二次马氏体复相组织。本专利技术中通过热处理调控中锰钢屈强比机理如下：在Ac3+(20-60)℃加热，中锰钢完全奥氏体化后，淬火得到马氏体+少量贝氏体混合组织，使钢具有较高的抗拉强度。为两相区回火调控中锰钢强度及屈强比，提供有利前驱组织。Ac1+(10-20)℃高温回火时，板条马氏体发生分解，在板条束间形成极少量逆转变奥氏体（M/A岛）。由于回火温度相对较低，马氏体板条间仍存在高密度位错，钢板屈服强度下降较小，进而获得高强度、高屈强比钢。Ac1+(50-70)℃高温回火时，板条马氏体完全分解，形成细小铁素体+渗碳体混合物，钢板屈服强度显著降低。同时，奥氏体在原始马氏体板条束间形核，并在高温下迅速长大。但新形成的逆转变奥氏体不稳定，在随后冷却过程中部分发生相变，形成二次马氏体（因Mn为扩大奥氏体相区元素，可显著提高钢材淬透性，中锰钢以0.5℃/s缓慢冷却时亦可获得马氏体组织）；同时，保留至室温的逆转变奥氏体，在钢材受应力时发生分解，转化成马氏体，进而提高钢板抗拉强度，最终获得极低屈强比钢。Ac1+(20-50)℃高温回火时，可调节钢中回火马氏体、逆转变奥氏体、二次马氏体比例，进而获得屈强比、强度介于上述两种热处理工艺之间的钢板。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过调节淬火、回火工艺，获得不同室温组织，实现中锰钢屈强比连续可调（0.65-0.93）。通过Ac3+(20-60)℃淬火、Ac1+(50-70)℃回火，可获得极低屈强比钢，显著提高钢材抗震等级，提高桥梁、高层建筑等安全等级；在Ac1以上10℃-70℃回火时，可获得不同强度级别（500MPa-690MPa）钢板，通过热处理实现“一钢多级”。附图说明图1为实施例1中中锰钢金相组织的光学显微图。图2为实施例2中中锰钢金相组织的光学显微图。图3为实施例3中中锰钢金相组织的光学显微图。具体实施方式实施例1厚度为60mm的中锰钢，锰含量质量百分比为5.5%，图1为实施例1中中锰钢金相组织的光学显微图，金相组织为回火马氏体+少量逆转变奥氏体（M/A岛）复相组织。屈服强度710MPa，屈强比0.93，延伸率19%，-60℃夏比冲击试验横向冲击吸收能量为127J、133J、122J。上述中锰钢热处理工艺按照以下步骤进行：淬火：将60mm厚钢板装入连续式热处理炉，加热温度850℃，保温100min，出炉后水冷至室温，冷速控制在3℃/s-15℃/s；回火：将60mm厚钢板装入连续式热处理炉，加热温度625℃，保温120min，钢板出炉后空冷至室温。实施例2厚度为40mm的中锰钢，锰含量质量百分比为5.1%，图2为实施例2中中锰钢金相组织的光学显微图，金相组织为回火马氏体+少量逆转变奥氏体组织（M/A岛）+少量二次马氏体复相组织。屈服强度660MPa，屈强比0.82，延伸率24%，-60℃夏比冲击试验横向冲击吸收能量为154J、149J、163J。上述中锰钢热处理工艺按照以下步骤进行：淬火：将40mm厚钢板装入连续式热处理炉，加热温度840℃，保温110min，出炉后水冷至室温，冷速控制在3℃/s-15℃/s；回火：将40mm厚钢板装入连续式热处理炉，加热温度650℃，保温130min，钢板出炉后空冷至室温。实施例3厚度为30mm的中锰钢，锰含量质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调控中锰钢屈强比的热处理工艺，采用淬火+两相区高温回火的热处理工艺，其特征在于：淬火温度为Ac3+(20‑60)℃，Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度，保温时间为1.5‑2.0min/mm；回火温度为Ac1+( 10‑70 )℃，Ac1为亚共析钢加热时，铁素体开始转变为奥氏体的温度，保温时间为1.7‑2.5min/mm；通过淬火和回火工艺使所述中锰钢屈强比在0.65‑0.93之间调节，屈服强度在500MPa‑690MPa之间调节。

【技术特征摘要】
1.一种调控中锰钢屈强比的热处理工艺，采用淬火+两相区高温回火的热处理工艺，其特征在于：淬火温度为Ac3+(20-60)℃，Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度，保温时间为1.5-2.0min/mm；回火温度为Ac1+(10-70)℃，Ac1为亚共析钢加热时，铁素体开始转变为奥氏体的温度，保温时间为1.7-2.5min/mm；通过淬火和回火工艺使所述中锰钢屈强比在0.65-0.93之间调节，屈服强度在500MPa-690MPa之间调节。2.如权利要求1所述的调控中锰钢屈强比的热处理工艺，其特征在于：所述中锰钢中锰的重量百分比含量为4%-9%。3.如权利要求1或2所述的调控中锰钢屈强比的热处理工艺，其特征在于：淬火温度为Ac3+(20-60)℃，保温时间为1.5-2.0min/mm，回火温度为Ac1+(10-20)℃，保温时间为1.7-2.5min/mm，获得高强度高屈...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，赵荣贵，尹雨群，孙超，单以刚，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32