一种高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢及其制备方法，具体为先采用热锻、固溶和轧制变形细化板条马氏体结构至超细晶，再在临界区(α'+γ)温度合理控制退火温度和退火时间使之形成超细晶等轴奥氏体和板条马氏体，最后中温长时回火处理在双相组织的马氏体内部形成大量弥散的纳米析出相以实现共格析出强化。本发明专利技术方法所制备的双相钢具有高屈服强度＞1500MPa，高均匀伸长率＞5％，高断裂伸长率＞10％，解决了传统马氏体时效钢的低韧性和双相钢低强度问题，为开发高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢提供了一种简单有效的制备方法。钢提供了一种简单有效的制备方法。钢提供了一种简单有效的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及先进高强钢
，具体涉及一种高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]先进高强钢作为未来航空航天、石油化工、船舶海洋等领域的关键结构材料，具有高强度、良好的疲劳性能、耐磨性能等，主要应用在飞机起落架，发动机壳体，汽车装备等领域。典型的高强钢，如淬火配分钢、双相钢，孪晶诱导塑性钢，相变诱导塑性钢等，通过设计双相结构，或在变形过程中引入马氏体相变和高密度孪晶，提升材料的综合力学性能，但其屈服强度很难超过1500MPa。例如中国专利公开号为：CN112342345A《一种马氏体/奥氏体双相结构高强钢及其制备方法》中公开的马氏体/奥氏体双相结构高强钢具有低于1500MPa的抗拉强度，但伸长率接近20％，塑韧性满足工程应用，尤其是屈服强度较低，限制了双相钢在高强度结构件的工程应用。
[0003]另一类高强钢，如马氏体时效钢，其拉伸强度高达2000MPa，一定程度上满足了超高强度的需求，但由于马氏体钢内部的高密度位错，使其在屈服后很快发生颈缩，均匀塑性低于5％。例如中国专利公开号为：CN105568151A《一种铝增强马氏体时效钢及其制备方法》中公开的马氏体时效钢具有2000MPa的优异抗拉强度，但是高强度水平下的均匀伸长率不到5％，总伸长率不足10％，很难满足服役安全性的要求，限制了马氏体钢的工业应用。除此之外，中国专利公开号：CN109790611A《双相钢及其制造方法》公开了一种高强度高塑性的双相钢，该专利中的双相钢的极限拉伸强度为2300MPa，且对应的总伸长率为16％，其高强韧性的力学性能满足工程应用，但由于制备过程复杂，难控制，效率低，很难满足工业生产。
[0004]随着纳米制造技术的发展，基于双相结构设计，通过在临界区温度退火，在超细晶板条马氏体内部中引入低体积分数(10
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30％)的亚稳奥氏体，获得马氏体奥氏体双相结构，提高马氏体钢的韧性，从而形成具有高强高韧的马氏体奥氏体双相结构的高强钢。但是，由于软相奥氏体的引入会降低强度，因此，亟需提出一种兼具高强度和高韧性的双相钢制备工艺。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢及其制备方法，采用热锻、固溶和轧制变形制备超细晶板条马氏体结构，再在临界区(α'+γ)温度范围合理控制退火温度和退火时间使马氏体逆相变形成部分超细晶等轴奥氏体，且保留部分板条马氏体，最后中温长时回火在双相结构的马氏体内部形成大量弥散的共格析出相，解决了上述
技术介绍
中提到的传统双相钢因屈服强度低和马氏体钢因韧性低而工程应用受限的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强高韧纳米析出强化超细晶
马氏体奥氏体双相钢，以重量百分比计,所述马氏体奥氏体双相钢化学成分包括：
[0007]C为0.1％～0.3％，Ni为8％～12％，Cr为2％～5％，Co为6％～10％，Mo为0％～2％，Al为1％～2％，W为0％～2％，V为0.10％～0.20％，Nb为0.05％～0.15％，余量为Fe。
[0008]优选的，以重量百分比计,所述马氏体奥氏体双相钢的化学成分包括：
[0009]C为0.15％～0.25％，Ni为9％～10％，Cr为3％～5％，Co为8％～10％，Mo为1％～2％，Al为1％～2％，W为0％～2％，V为0.10％～0.20％，Nb为0.05％～0.15％，余量为Fe。
[0010]优选的，所述的奥氏体马氏体双相钢由板条马氏体基体和分散在基体中的等轴奥氏体组成，所述马氏体基体内部有纳米共格析出相，所述奥氏体马氏体双相钢中的晶粒特征尺寸为20nm～500nm，析出相尺寸在1
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12nm，所述双相钢中马氏体(α')含量为50％～90％，所述奥氏体(γ)含量为10％～50％。
[0011]优选的，所述的奥氏体马氏体双相钢由板条马氏体基体和分散在基体中的等轴奥氏体组成，所述马氏体基体内部有纳米共格析出相，所述奥氏体马氏体双相钢中的晶粒特征尺寸为40nm～400nm，析出相尺寸在3～10nm，所述双相钢中马氏体(α')含量为70％～90％，所述奥氏体(γ)含量为10％～30％。
[0012]优选的，所述的双相钢屈服强度为1500～1800MPa，抗拉强度为1500～2000MPa，均匀伸长率大于5％，断裂延伸率大于10％。
[0013]另外，为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0014]S1、对初始铸锭进行高温锻压加工；
[0015]S2、对高温锻压加工后的棒材取样后进行固溶处理，得到固溶板材；
[0016]S3、对固溶处理后的板材进行室温轧制处理；
[0017]S4、对室温轧制处理后的板材进行临界区(α'+γ)退火处理；
[0018]S5、对临界区退火处理后的板材进行中温长时回火处理。
[0019]优选的，所述步骤S1中的锻压温度为950℃～1150℃，将初始锻坯铸锭锻压成Φ16mm的棒材，冷却方式为空冷。
[0020]优选的，所述步骤S2中的取样是取样厚度为4～10mm的板材，所述固溶处理的温度为950℃～1150℃，固溶时间为1h～8h，冷却方式为水冷；所述步骤S3中的室温轧制的轧制量为80％～90％，每道次下轧量＜5％。
[0021]优选的，所述步骤S4中，临界区退火温度为600℃～800℃，保温时间为30s～1800s，冷却方式为空冷。
[0022]优选的，所述步骤S5中，回火处理的温度为400℃～600℃，保温时间为0.5h～10h，冷却方式为空冷。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1)本专利技术通过成分设计和工艺调整，以逆相变在马氏体基体中引入超细晶等轴奥氏体晶粒，提高了马氏体钢的塑韧性，并结合大量的纳米共格析出实现复合强化效果，获得了极佳的强度塑性匹配，改进了传统双相钢低强度，具有优异的强度和塑性；
[0025]2)本专利技术的制备工艺简单高效，仅需要连续轧制和后续热处理就可以实现高强高韧的超细晶马氏体奥氏体双相钢，为高强高韧超细晶双相钢提供了一种行之有效的制备工艺。
附图说明
[0026]图1为实施例1
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4所制备的超细晶马氏体奥氏体双相钢的拉伸工程应力
‑
应变曲线图；
[0027]图2为实施例2所制备的超细晶马氏体奥氏体双相钢的透射电子显微镜(TEM)明场照片；
[0028]图3为实施例2所制备的超细晶马氏体奥氏体双相钢含有析出相超高强度钢的透射电子显微镜(TEM)暗场照片和选区电子衍射(SAED)；
[0029]图4为实施例4所制备的超细晶马氏体奥氏体双相钢的电子背散射衍射(EBSD)相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢，其特征在于，以重量百分比计,所述马氏体奥氏体双相钢化学成分包括：C为0.1％～0.3％，Ni为8％～12％，Cr为2％～5％，Co为6％～10％，Mo为0％～2％，Al为1％～2％，W为0％～2％，V为0.10％～0.20％，Nb为0.05％～0.15％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢，其特征在于：以重量百分比计,所述马氏体奥氏体双相钢的化学成分包括：C为0.15％～0.25％，Ni为9％～10％，Cr为3％～5％，Co为8％～10％，Mo为1％～2％，Al为1％～2％，W为0％～2％，V为0.10％～0.20％，Nb为0.05％～0.15％，余量为Fe。3.根据权利要求1或2所述的高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢，其特征在于：所述的奥氏体马氏体双相钢由板条马氏体基体和分散在基体中的等轴奥氏体组成，所述马氏体基体内部有纳米共格析出相，所述奥氏体马氏体双相钢中的晶粒特征尺寸为20nm～500nm，析出相尺寸在1
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12nm，所述双相钢中马氏体(α')含量为50％～90％，所述奥氏体(γ)含量为10％～50％。4.根据权利要求1所述的高强高韧纳米析出强化超细晶马氏体奥氏体双相钢，其特征在于：所述的奥氏体马氏体双相钢由板条马氏体基体和分散在基体中的等轴奥氏体组成，所述马氏体基体内部有纳米共格析出相，所述奥氏体马氏体双相钢中的晶粒特征尺寸为40nm～400nm，析出相尺寸在3～10nm，所述双相钢中马氏体(α')含量为70％～90％，所述奥氏体(γ)含量为10％～30％。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄崇湘，郭凤娇，曹文全，何琼，王明赛，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：