[发明专利]一种铌钼复合微合金化高强度贝氏体钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于贝氏体钢技术领域。具体涉及一种铌钼复合微合金化高强度贝氏体钢及其制备方法。

技术背景

贝氏体钢是一种具有较高强度和良好韧性的钢种，一直是钢铁材料界的研究重点。20世纪30年代Devenport和Bain发现并研究了贝氏体组织，Irvine和Pickering等人于20世纪50年代开发出在正火状态便可获得贝氏体组织的Mo-B贝氏体钢。经过几十年的研究和发展，国内外不仅开发了成本较低、工艺简单的低合金贝氏体钢，还开发了高性能低碳贝氏体钢，且已成功地用于板带钢的生产。这些钢种的发明和生产改善了钢铁产品结构，提高了钢铁产品竞争力，具有广阔的应用前景，可广泛地应用于工程机械、造船、建筑、军工等领域。

“一种高强度非调质贝氏体钢及其制备方法”（CN102899589A）专利技术，其化学成分（wt%）是：C为0.39~0.44%,Si为0.2~0.4%，Mn为1.2~1.7%，S≤0.35%，P≤0.35%，Cr为0.5~0.8%，Ni≤0.20%，Mo≤0.15%，V为0.1~0.2%，B为0.001~0.003%，Ti为0.02~0.045%，Al为0.01~0.035%，Cu≤0.2%,N≤70ppm，余量Fe。其熔炼工艺采用电炉+炉外精炼+真空脱气或转炉+炉外精炼+真空脱气，轧制工艺采用连铸+轧坯+挤压棒材+坑内缓冷。虽然锻件抗拉强度能达到1085Mpa，但延伸性和夏比冲击功都偏低。而且锻造冷却速度要大于50℃/s，能耗过大，制备工艺过于复杂，添加了大量的合金元素，无疑增加了生产成本。另外，P和S含量过高对钢的塑性和韧性造成不利影响。

“一种高强度高韧性多步等温贝氏体钢及其制备方法”（CN103555896A）专利技术，其化学成分（wt%）是：C为0.20~0.50%，Si为1.20~2.00%，Mn为1.00~5.00%，Ni为1.00~2.00%，Cr为0.10~1.50%，Cu为0.30~2.00%，Mo为0.10~0.50%，Nb为0.00~0.10%，V为0.00~0.10%，Ti为0.00~0.10%，P﹤0.015%，S﹤0.010%，其余为Fe及不可避免的杂质。其采用多步等温方法制备贝氏体，奥氏体化时间为0.2~5小时，等温介质中保温时间第一步为0.2~3小时，第二步为2~50小时，第三步为24~240小时，第四步为50~360小时，等温介质为盐浴、惰性气氛和微弱还原气氛中的一种。生产工艺比较复杂，对设备及工艺条件的要求较高，尤其是贝氏体的等温转变时间过长，大大延长了生产周期，不利于工业化生产。而且添加合金元素种类繁多，加入了大量的Ni、Cr、V和Ti等贵重金属，提高了生产成本。

“一种超高强度贝氏体钢及其制造方法”（CN102251170A）专利技术，其化学成分（wt%）是：C为0.05~0.14%，Si为0.1~0.5%，Mn为1.2~2.0%，P≤0.015%，S≤0.010%，Al为0.01~0.05%，N≤0.005%，还包括 Nb为0.015~0.070%，Ti为0.02~0.15%，V为0.10~0.20%，中的至少一种合金元素，以及Cr为0.15~0.50%，Mo为0.15~0.50%中的至少一种合金元素，剩余部分为铁和不可避免的杂质。其中添加了不少合金元素，增加了生产成本。轧制过程采用控轧控冷，轧后进行镀锌或酸洗，但最终的抗拉强度只有700MPa左右，并未达到超高强度的要求。

此外，“一种高强度贝氏体钢轨及其热处理工艺”（CN103160736A）专利技术，添加了大量的合金元素以及热处理工艺，但其延伸率不是很高。“一种超高强度超低碳贝氏体钢的制备方法”（CN1916195A）专利技术，通过热锻冷压以及热处理等一系列复杂的工艺对超低碳贝氏体钢（成分未给出）进行强化处理，强度虽有提高，但工艺难以用于大规模生产，成材率不是很高。

由上述分析可以看出，现有的高性能贝氏体钢基本依靠添加大量的合金元素来改善强度，大大增加了生产成本。所获得的钢种要么抗拉强度稍显不足，要么塑性和韧性难以和强度匹配，而且制备工艺往往比较复杂，生产周期过长，对于大规模的工业化生产极其不利。

发明内容

本发明旨在克服现有的技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、生产成本低廉、生产周期短的铌钼复合微合金化高强度贝氏体钢的制备方法；所制备的铌钼复合微合金化高强度贝氏体钢性能优良，强度与塑形良好匹配。