[发明专利]一种超低碳高强度高塑马氏体钢及其制备方法

说明书

一种超低碳高强度高塑马氏体钢及其制备方法，所属钢材制备领域，马氏体钢的化学成分质量百分比为：C：0.01～0.05％，Si：0.2～0.5％，Mn：0.5～0.8％，Cr：0.8～1.2％，Cu：2.0～4.0％，Ni：10.0～11.0％，V：0.05～0.15％，Mo：0.5～0.9％，Al：0.2～0.5％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，余量为Fe。本发明的合金中添加Cu、Ni、Al、Mn元素，可以在时效热处理过程中，析出富Cu、Ni₃Al(Mn)相，以实现在为合金的高强度同时，焊接性能优异；本发明马氏体钢无需轧制，深冷处理，热处理工艺简单，生产效率高、易于实现。

技术领域

本发明属于钢材制备领域，特别涉及一种超低碳高强度高塑马氏体钢及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的不断发展，高强度钢的应用领域不断开拓，人们对钢材性能的追求也在不断提高。在高强钢制备领域，强化方式对材料的影响是决定性的，传统高强钢的强化方式主要是依靠碳的固溶强化和合金碳化物析出强化，钢的强度与碳的含量呈线性的关系，当强度达到一定程度，碳的含量也随之升高，这对焊接性能和易加工性能有极大的危害，在焊接能力可接受的范围下，钢的强度受到了极大的限制。因此，需要开发低碳、高强度、高塑性，且加工性能好的钢材。

发明内容

针对高碳钢材影响焊接质量的技术问题，本发明以超低碳高强度高塑易焊接为目标，提供一种超低碳高强度高塑马氏体钢及其制备方法，本方法在降低碳含量的同时，还能够提高钢材的强度和塑性，达到良好焊接性能。其具体技术方案如下：

一种超低碳高强度高塑马氏体钢，马氏体钢的化学成分质量百分比为：C：0.01～0.05％，Si：0.2～0.5％，Mn：0.5～0.8％，Cr：0.8～1.2％，Cu：2.0～4.0％，Ni：10.0～11.0％，V：0.05～0.15％，Mo：0.5～0.9％，Al：0.2～0.5％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，余量为Fe；

所述马氏体钢的显微组织为板条块马氏体；

所述马氏体钢的硬度为≥42.5HRC，屈服强度为1200～1400MPa，抗拉强度为1300～1500MPa，延伸率为15～20％。

上述一种超低碳高强度高塑马氏体钢的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按马氏体钢的化学成分配比，先将金属镍板、工业纯铁、金属钼，金属铬依次加入熔炼炉中，在1500±50℃下进行熔炼直至炉料充分熔化，然后依次加入工业硅、金属锰、铜、铝、钒铁、石墨，继续熔炼直至炉料充分熔化，最后浇铸成钢锭；

所述工业硅、金属锰、铜、铝、钒铁、石墨通过外部料仓依次加入；

所述熔炼炉为真空感应炉，所述熔炼在氩气保护条件下进行；

所述浇铸的温度为1500±50℃；

步骤2：将钢锭加热至1200～1300℃，保温8～9h，进行高温均质化处理，然后随炉冷却至室温；

所述加热速率为5～6℃/min；

步骤3：将钢锭随炉升温到1150～1200℃，保温1.5～2小时，回炉一次，锻造成板坯或圆棒，冷却后得到锻造钢坯；

所述锻造的终锻温度为950～1050℃；

所述冷却为空冷至室温；

步骤4：将锻造钢坯加热至950～1050℃，保温1～2h，然后进行淬火，水冷至室温；再升温至450～550℃时效处理12～18h，最后冷却至室温，得到超低碳高强度高塑马氏体钢；

所述加热速率为180～220℃/h；

所述时效处理的升温速率为220～240℃/h；