[发明专利]一种以珠光体为前驱体制备淬火-配分钢的热处理方法

说明书

本发明涉及一种以珠光体为前驱体制备淬火‑配分钢的热处理方法，属于钢铁热处理技术领域。本发明通过以珠光体为前驱体，结合快速短时逆奥氏体化，构建了具有层片状非均匀锰元素分布的逆转变奥氏体，并对其进行淬火‑配分处理，协调利用锰配分和碳配分调控残余奥氏体，在保证残余奥氏体较高含量的同时，具有以片层为主的形貌，细化了残余奥氏体的尺寸，提高了残余奥氏体的稳定性，获得了良好的强塑性匹配。最终得到纳米尺度的贫碳贫锰回火马氏体片层(30～200nm)与富碳富锰残余奥氏体片层(10～100nm)相互堆叠的层片结构，以及分布着少量亚微米尺度的块状残余奥氏体；抗拉强度在1600～2000MPa，总延伸率12～26％，强塑积30GPa·％。

技术领域

本发明涉及一种以珠光体为前驱体制备淬火-配分钢的热处理方法，属于钢铁热处理技术领域。

背景技术

钢铁材料显微组织多样，相变种类丰富，借此可达到良好的强塑性匹配；其冶炼、加工技术成熟，是目前产量、用量最大的金属材料。世界钢铁协会根据研发时间和性能特点，将先进高强钢(Advanced High Strength Steels，AHSS)的发展过程大致分为3代，其中以双相钢、相变诱导塑性钢和热成型马氏体钢为代表的第1代AHSS，强塑积(抗拉强度与总延伸率的乘积)相对较低(10～20GPa·％)，已无法满足发展的需求，而以孪晶诱发塑性钢为代表的第2代AHSS，虽然具有高达50～70GPa·％的强塑积，但较高的合金元素含量大幅提高了其生产成本，因此越来越多的研究学者将目光聚焦于第3代AHSS，它们合金元素含量较低，通过合理的成分与工艺设计，调控亚稳残余奥氏体组织，可实现较高的强塑积(20～40GPa·％)。淬火-配分(Quenching and Partitioning,QP)钢是目前开发较为成熟的第3代AHSS钢，其显微组织主要由马氏体和残余奥氏体组成，马氏体为硬相可提供高强度，残余奥氏体通过相变诱导塑性同时提高强度与塑性。

常规淬火-配分钢的热处理工艺分为淬火与配分两个阶段，其中淬火阶段部分奥氏体转变为马氏体，在后续的配分阶段碳元素从马氏体向奥氏体扩散，提高了奥氏体的稳定性，增加了最终组织中的残余奥氏体含量。然而常规淬火配分钢存在一些不足：①较低的配分温度导致置换元素几乎不发生配分，因此置换元素对奥氏体稳定性的贡献非常有限；②当残余奥氏体体积分数较多时，往往会促使残余奥氏体呈粗大块状，导致残余奥氏体稳定性下降，材料塑性降低；③当残余奥氏体形貌以细小片层为主时，残余奥氏体稳定性较高，但是对应的淬火温度往往较低，使得总体残余奥氏体体积分数较少，有害于塑性。因此，协调置换元素元素和碳元素配分来调控残余奥氏体，在保证残余奥氏体较高体积分数的同时，调控残余奥氏体的形貌以片层为主，是进一步优化淬火-配分钢性能的关键。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有常规淬火-配分工艺存在的仅利用碳配分调控残余奥氏体，对置换元素利用不足，无法兼顾残余奥氏体较高体积分数和以片层形貌为主的问题，提供一种以珠光体为前驱体制备淬火-配分钢的热处理方法；该方法通过以珠光体作为前驱体，结合快速短时逆奥氏体化和淬火-配分工艺，协调锰元素和碳元素配分来精确调控残余奥氏体的体积分数与形貌，获得良好的综合力学性能。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种以珠光体为前驱体制备的淬火-配分钢，所述钢种化学成分重量百分含量为：

C：0.20～0.45wt.％，

Mn：2.0～8.0wt.％，

Si：1.0～3.0wt.％，

余量为Fe和不可避免的杂质。

还可以包括以下元素中的一种或几种：Al：0～1.5wt.％，Cr：0～1.5wt.％，Ni：0～3wt.％，V：0～0.5wt.％，Mo：0～1.0wt.％，Nb：0～0.5wt.％；

一种以珠光体为前驱体制备淬火-配分钢的热处理方法，包括以下步骤：