低碳硅锰系贝氏体高强钢及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高强钢及其生产方法，尤其是一种低碳硅锰系贝氏体高强钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展社会的进步，制造业领域对各种材料的需求也越来越高，对材料的性能要求越来越严格，毫无疑问，钢铁材料的发展至关重要，它推动着整个材料界的发展。而贝氏体钢作为一种新型材料，它具有优良的力学性能。Danemport和E.C.Bain于20世纪30年代首次在钢中发现贝氏体组织以来，之后的几十年许多国内外科研工作者对其进行了大量的研究工作。贝氏体理论也得到很大的进展，所以贝氏体钢的开发用用也极大的引起了社会相关领域的高度重视。50年代出现了 Mo-B系贝氏体钢，70年代又出现了Mn-B系空冷贝氏体钢。它们都具有优良的耐磨性，高强韧性，在矿上、电力、冶金、建材等领域的到了初步的应用，但是他们的生产工序较为复杂，生产效率低，合金元素多，生产成本高。近年来，又出现对纳米级贝氏体的研究，虽然工艺简单，添加合金元素较少，但其等温时间较长，强度高，但韧性不好，应用领域较窄。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种高性能、低成本的低碳硅锰系贝氏体高强钢；本发明还提供了一种工艺简单的低碳硅锰系贝氏体高强钢的生产方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明化学成分的质量百分含量为:C 0.15?0.22%、Si1.2?1.8%、Mn 1.5?1.8%、P彡0.05%、S彡0.03%，余量为Fe及不可避免杂质。
[0005]本发明所述高强钢的伸长率为20%?30%，强塑积为20000?30000MPa*%。
[0006]本发明方法包括热乳工序、冷乳工序和热处理工序，采用上述质量百分含量化学成分的板坯进行热乳；
所述热处理工序:冷乳工序得到的终乳板以8?12°C /s升温至780?820°C，保温1000?1800s ;然后以8?12°C /s加热至950?1000°C，保温时间300?600s ;最后经Q&PB处理，即可得到所述的高强钢。
[0007]本发明所述Q&PB处理过程为:盐浴淬火至400?500 °C并保温180?1800s，再水淬至室温。
[0008]本发明所述热乳工序:粗乳开乳温度1030?1080°C，粗乳道次变形量为25?45% ;精乳总变形量为50%?60%，终乳温度为830?850°C。
[0009]本发明热乳工序中，热乳终乳的板厚为5?7mm;冷乳工序中，终乳板的板厚为2 ?3mm ο
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明通过优化起成分设计，减少添加合金元素的种类，较低的C、Mn元素含量，同时还添加一定量的Si元素，降低了生成成本。
[0011]本发明方法的热处理过程采用I&Q&PB (等温-淬火-碳分配)工艺，即通过AC1、Ac3区的等温过程以及Q&PB (淬火-碳分配)工艺，实现双相区(A ??A ε3)预先Mn配分，提高残余奥氏体体积分数、改善力学性能，制备出强塑积20000?30000 MPa.%的高强钢。Mn配分机制的引入，实现了淬火前奥氏体中Mn元素的聚集，提高奥氏体的稳定性，增加淬火后未转变奥氏体的含量，不但提高了钢的强韧性，还避免了大量添加Mn对冶炼、铸造工艺的不利影。因此，本发明方法简单易行，便于工业化生产，添加贵金属元素少，成本较低。
[0012]本发明通过优化起成分设计，降低其原料的成本；通过两相区预先Mn配分，使奥氏体中Mn元素不均匀分布，增加淬火前奥氏体的稳定性，从而使得室温下残余奥氏体含量增加；进而增加Trip效应，提高韧性和伸长率。本发明通过盐浴淬火，贝氏体区等温，工艺简单，便于工业化生产，等温时间短，有效地提高了生产效率。
【附图说明】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0014]图1是常规工艺中热处理工序的温度曲线图；
图2是本发明热处理工序的温度曲线图；
图3是I&Q工艺处理后室温组织及合金元素分布的EPMA像；
图4是本发明I&Q&PB工艺处理后室温组织及合金元素分布的EPMA像。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:本低碳硅锰系贝氏体高强钢的生产方法采用下述工艺步骤。
[0016](I)钢水经冶炼、铸造成坯料后，锻造成板坯；板坯中化学成分的质量百分含量为:C 0.15%、Si 1.8%，Mn 1.5%，P 0.04%、S 0.02%，余量为 Fe 及不可避免杂质。
[0017](2)热乳、冷乳工序:将所述板坯进行热乳、冷乳，得到终乳板；热乳过程依次进行粗乳与精乳；粗乳开乳温度1030°C，粗乳道次变形量为25% ;精乳总变形量为55%，终乳温度为830°C，热乳终乳的板厚为5_ ;然后经冷乳工序，冷乳至2_。
[0018](3)热处理工序:所述终乳板以10°C /s升温至780°C，保温1800s ;然后以10°C /s加热至950°C，保温时间300s ;盐浴淬火至500°C并保温180s，最后再水淬至室温，即可得到所述的贝氏体高强钢。
[0019]本贝氏体高强钢伸长率为22.5%，强塑积为20250MPa*%，残余奥氏体含量为9.8%。
[0020]实施例2:本低碳硅锰系贝氏体高强钢的生产方法采用下述工艺步骤。
[0021](I)钢水经冶炼、铸造成坯料后，锻造成板坯；板坯中化学成分的质量百分含量为:C 0.17%、Si 1.56%，Mn 1.8%，P 0.05%、S 0.03%，余量为 Fe 及不可避免杂质。
[0022](2)热乳、冷乳工序:将所述板坯进行热乳、冷乳，得到终乳板；热乳依次进行粗乳与精乳；粗乳开乳温度1050 °C，粗乳道次变形量为35%，精乳总变形量为50%，终乳温度为850°C，热乳终乳的板厚为5_ ;然后经冷乳工序，冷乳至2_。
[0023](3)热处理工序:所述终乳板以10°C /s升温至800°C，保温1800s ;然后以12°C /s加热至950°C，保温时间600s ;盐浴淬火至450°C并保温1200s，最后再水淬至室温，即可得到所述的贝氏体高强钢。
[0024]本贝氏体高强钢伸长率为28.3%，强塑积为29715MPa*%，残余奥氏体含量为14.6%ο<