[发明专利]一种高强度高韧性热轧耐磨钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于耐磨钢领域，涉及一种高强度高韧性热轧耐磨钢及其制造方法，其显微组织为板条马氏体和残余奥氏体，其中残余奥氏体的体积百分含量别为5.0-15.0％；其-20℃冲击功为38-48J，屈服强度为1150-1400MPa，抗拉强度为＞1500MPa，延伸率为12-12.5％。 

背景技术

淬火-配分钢即Q&P钢是近年来先进高强钢领域的研究热点。Q&P钢的主要工艺为：将钢加热到完全奥氏体区，保温一段时间后，迅速淬火到M_s和M_f(M_s和M_f分别表示马氏体转变开始温度和结束温度)之间的某一温度，以获得具有一定量残余奥氏体的马氏体+残余奥氏体组织，随后在淬火停冷温度或略高于停冷温度下保温一定时间使碳原子从过饱和的马氏体中向残余奥氏体中扩散富集，从而稳定残余奥氏体，然后再次淬火至室温。 

马氏体和残余奥氏体的相对含量通常决定了钢的最终性能，且可以通过控制淬火停冷温度加以调整。通过这种工艺处理之后的钢通常具有很高的强度和较好的塑性，即具有很高的强塑积。其抗拉强度可达2000MPa以上，而延伸率≥10％。Q&P钢在室温时的典型组织为板条马氏体和薄膜状残余奥氏体。Q&P钢力学性能主要是由板条马氏体和薄膜状残余奥氏体的板条宽度以及残余奥氏体的体积百分数决定。 

Q&P钢的概念一经提出，世界上许多研究小组都对这一类新钢种从理论和试验方面进行了深入研究。然而，通过对已有研究成果进行总结后不难发现，试验过程中的工艺路线基本都是采用热处理的方法或两步法，即钢经过奥氏体化之后，先进行淬火然后再将钢重新加热至略高于淬火停冷温度下保温一段时间后，最后再淬火至室温。 

这一工艺路线对冷轧或热镀锌产品的生产来说比较合适。对于热连轧过程而言，由于在层流冷却和卷取之间没有快速再加热过程或者卷取之后 对整卷进行再加热的能力，因此，在热连轧产线上按照两步法生产Q&P钢是无法实现的，只能采用层流冷却淬火至一定温度然后进行卷取的一步法工艺路线。 

现有热轧Q&P钢如中国专利CN102226248A公开了一种碳硅锰热轧Q&P钢，但合金成分设计上没有采用微Ti控制奥氏体晶粒尺寸，而且钢板的抗拉强度的最高强度也不超过1400MPa，其化学合金成分如表1所示，不含有Al、N、Ti、Ni等合金成分。 

中国专利CN101775470A介绍了一种复相Q&P钢的生产工艺，实际上是一种两步法生产Q&P钢的工艺；中国专利CN101487096A介绍了一种用两步热处理法生产C-Mn-Al系Q&P钢，其主要特点是延伸率很高，主要用于汽车领域，其化学合金成分如表1所示，不含有N、Ti、Ni等合金成分。 

前已提及，Q&P钢的典型组织为板条马氏体+残余奥氏体。在拉伸或变形过程中板条马氏体和残余奥氏体发生的TRIP效应贡献了高的抗拉强度，同时残余奥氏体在拉伸或变形过程中发生相变诱导塑性(TRIP)效应贡献了较高的延伸率，因此，Q&P的强塑积大，可高达30000MPa·％以上。 

然而，Q&P钢的一个最重要的缺点是冲击韧性低，这主要是由于在冲击过程中，残余奥氏体迅速发生TRIP效应导致钢的强度急剧增加，同时Q&P钢的加工硬化率高，再加上组织中通常含量少量的块状残余奥氏体，这些都导致Q&P的冲击韧性很低。在实际使用过程中，用户不仅需要高的耐磨性，同时也要求具有良好的低温冲击韧性，因此，开发具有良好低温冲击韧性的热轧高强度高韧性Q&P钢是目前急需解决的问题。 

表1         单位：重量百分比 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有良好低温冲击韧性的高强度高 韧性热轧耐磨钢及其制造方法，该热轧耐磨钢的显微组织为板条马氏体和残余奥氏体，其中残余奥氏体的体积百分含量别为5.0-15.0％；其-20℃冲击功为38-48J，屈服强度为1150-1400MPa，抗拉强度为＞1500MPa，延伸率为12-12.5％。 

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：