[发明专利]一种含稀土La高强度钢板及其热处理工艺

说明书

技术领域

本发明公开了一种含稀土La高强度钢板及其热处理工艺，属于钢铁材料热处理技术领域。

背景技术

目前，稀土钢品种已经突破80多种，但真正工业化生产不到20种。稀土元素镧金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属，镧加入纯净钢中，可改变钢材微观组织形貌，可变质夹杂物和改善夹杂物形态，提高了纯净钢的性能。加入适当的镧元素可使纯净钢冷却转变组织发生明显变化，在冰盐水淬火时，La使γ→α多型性转变按块状相变方式进行，铁素体晶界呈现不规则形貌，铁素体晶粒呈块状，有时呈条片状或针状。镧在晶界的偏聚是造成碳锰系列纯净钢组织和相变过程变化的主要原因。“稀土La对5CrNiMo模具钢力学性能的影响”一文(《北京科技大学学报》2007，29(12)：1209-1211)中研究了加入稀土La后5CrNiMo钢的强度、硬度、冲击韧性变化，并在相同热处理工艺条件下，与不添加稀土La的5CrNiMo钢进行对比。结果表明：当稀土La质量分数为0.033％时，5CrNiMo钢可获得最好的综合力学性能，抗拉强度达到1580MPa，屈服强度达到1280MPa。稀土影响钢的临界点，淬火钢回火以及马氏体和残余奥氏体分解热力学与动力学等。在不同的稀土钢中均观察到组织细化、改变铁索体的含量和尺寸、抑制碳化物相的聚集粗化等现象；研究含稀土的低碳、中碳、高碳Mn-Nb(V)钢的过冷奥氏体连续冷却转变，观察到稀土提高过冷奥氏体的稳定性，使连续冷却转变曲线(CCT)向右下方向移动，不同转变产物数量变化，晶粒组织细化。

为显著提高高强度钢板的力学性能，热处理工艺优化和诸如硼元素高淬透性元素添加是必不可少的。硼是元素周期表中第二周期第III主族的元素，我国硼资源分布广泛，和其他合金元素相比，价格便宜。硼的主要优点是钢中含量极少就会明显地改变钢的淬透性。奥氏体化过程中通过扩散偏聚在晶界上的硼阻止了新相的形核，晶界硼分布状态与尺寸不同，其影响程度也不同。为了防止硼化物沿奥氏体晶界析出而形成断续的网，钢中硼的最佳留存量是0.001～0.003。本发明为了设计一种含稀土La高强度钢板，综合了稀土La和B两种元素的优点，通过优化热处理工艺获得高强塑积的稀土钢板新材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能、低成本的含稀土La高强度钢板及其热处理工艺。实现本发明的技术方案如下所述，将含有如下化学成分的钢板放入加热炉进行热处理加热，保温一段时间后进行水淬。

钢板的化学成分及含量(重量百分比)为：C 0.14％-0.30％，Mn 1.5％-2.0％，Si 0.6％-1.0％，P≤0.015％，S≤0.002％，Ti 0.01％-0.06％，B 0.0005％-0.0040％，La0.001％-0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质。

热处理工艺制度为：奥氏体化温度900-950℃，保温时间0.5-3小时后水淬；回火温度190-250℃，保温时间1-30小时。

由此热处理工艺处理的钢板具有优良的力学性能，抗拉强度达到1500-1700MPa，屈服强度1100-1300MPa，延伸率7-15％。稀土La的添加和利用不仅可以提高热处理钢板的强度等性能，还可以替代部分合金元素，减少合金元素的加入量，节约资源，降低成本。依据这一思路不仅可获得高性能、低成本的产品，而且可以发挥企业资源优势，实现降本增效的节约式发展模式。

附图说明

图1为淬火试样回火后的金相组织。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作详细的描述。

钢板的(重量百分比)化学成分含量为：C 0.24％，Mn 1.72％，Si 0.73％，P0.0115％，S 0.002％，Ti 0.03％，B 0.0007％，La 0.09％，余量为Fe和不可避免的杂质。

实施例1

钢板厚度为8mm，其热处理工艺制度为：奥氏体化温度910℃，保温时间44分钟后水淬。取样检测，其力学性能检测值见表1：

表1力学性能检测值

实施例2

钢板厚度为8mm，其热处理工艺制度为：奥氏体化温度920℃，保温时间44分钟后水淬，200℃低温回火，保温5小时，空冷。取样检测，其力学性能检测值见表2。用金相显微镜观察，金相组织如图1所示，可观察到大量的薄尺度马氏体强化相。钢中的固溶稀土La显著减小板条马氏体束，提高钢的淬硬性。

表2力学性能检测值