本發(fā)明涉及一種高性能馬氏體奧氏體雙相鋼及其制備方法，具體涉及一種含有馬氏體奧氏體納米級(jí)雙相鋼及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

眾所周知，鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要調(diào)整鋼材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。中國(guó)是鋼鐵大國(guó)，我國(guó)的粗鋼產(chǎn)量約占世界粗鋼產(chǎn)量的46%；但自主創(chuàng)新能力弱，缺乏有技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的鋼鐵材料，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品雷同。現(xiàn)在，我國(guó)生產(chǎn)的大多數(shù)鋼鐵材料技術(shù)都源自其它工業(yè)化國(guó)家，特別是一些新型的鋼鐵材料，如：建筑用鋼高強(qiáng)度鋼、汽車用dp鋼和trip鋼、能源用t/p91鋼和t/p92鋼等。因此，在這種形勢(shì)下，鋼鐵企業(yè)對(duì)創(chuàng)新技術(shù)的追求在增長(zhǎng)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)擔(dān)負(fù)著通過(guò)技術(shù)研發(fā)提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重任。但是，中國(guó)鋼鐵工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)始終困擾著中國(guó)鋼鐵業(yè)的發(fā)展。從數(shù)量和品種質(zhì)量來(lái)講，我國(guó)鋼鐵工業(yè)還不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。這表明，中國(guó)鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)失衡。這種狀況不利于中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)乃至中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高端鋼材價(jià)格昂貴、附加值高，同時(shí)對(duì)技術(shù)要求較高，在這方面仍是一個(gè)軟肋。我們需要持續(xù)不斷地開(kāi)展深入的研究工作，提高自主創(chuàng)新能力，促進(jìn)高檔鋼材產(chǎn)品的發(fā)展以滿足國(guó)內(nèi)需求，調(diào)整中低檔鋼材產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，我們必須從關(guān)注擴(kuò)大用鋼量轉(zhuǎn)變?yōu)樽畲笙薅鹊貫榻ㄖO(shè)施提供輕質(zhì)和長(zhǎng)壽的鋼材，針對(duì)量大面廣的鋼鐵材料，研發(fā)高性能、低成本、易加工、高精度、綠色化鋼材，形成自主創(chuàng)新技術(shù)，降低能源和礦產(chǎn)資源消耗。高性能化是我國(guó)鋼鐵材料未來(lái)的發(fā)展方向。

q&p鋼是近幾年發(fā)展起來(lái)的具有較高強(qiáng)度和韌性的第三代汽車用鋼。其基本原理是：含si或（和）al的鋼件先經(jīng)奧氏體化后淬火至ms~mf（ms為馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度，mf為馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度）之間的某一溫度，即形成一定數(shù)量的馬氏體和殘余奧氏體，再在該初始淬火溫度或者ms以上某一溫度停留一段時(shí)間，使碳由馬氏體向殘余奧氏體分配，此時(shí)馬氏體中的碳含量下降，奧氏體中的碳含量升高，從而使殘余奧氏體富碳且能夠穩(wěn)定至室溫，最后獲得由馬氏體和殘余奧氏體組成的復(fù)合組織，從而獲得較高的強(qiáng)度和韌性，即良好的綜合力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種不僅強(qiáng)度高而且韌性好的納米級(jí)復(fù)相鋼及其制備方法，且該鋼含有馬氏體奧氏體納米級(jí)雙相顯微組織。

本發(fā)明提供了一種高性能馬氏體奧氏體雙相鋼，由以下重量百分比的組分組成：

c：0.15-0.38%，

si：1.6-2.8%，

mn：1.8-2.7%，

cr：0.6-1.5%，

al：2.5-3.8%，

s：≤0.01%，

p：≤0.01%，

其余為fe。

其中cr和al的加入可增加臨界區(qū)退火時(shí)奧氏體中的碳含量而降低該奧氏體的ms溫度（馬氏體轉(zhuǎn)變溫度）至較低溫度。

進(jìn)一步地，所述的高性能馬氏體奧氏體雙相鋼，由以下重量百分比的組分組成：

c：0.19-0.25%，si：2.0-2.7%，mn：1.8-2.2%，cr：1.1-1.5%，al：2.5-3.1%，s：≤0.01%，p：≤0.01%，其余為fe。

所述的高性能馬氏體奧氏體雙相鋼，其抗拉強(qiáng)度rm為1346~1366mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2為828~852mpa，總延伸率為12.3~13.1%。

本發(fā)明提供了一種高性能馬氏體奧氏體雙相鋼的制備方法，主要包括以下步驟：

第一步，首先將原料鋼迅速加熱到奧氏體化溫度以上20℃，等溫5-30min，使其充分奧氏體化；

第二步，以50-100℃/s的速度快速淬火到馬氏體轉(zhuǎn)化溫度以下10℃，停留時(shí)間為5-10s；

第三步，然后在（ms-10）~（ms+10）溫度之間以0.2-1.0℃/min的速度進(jìn)行升溫，且進(jìn)行持續(xù)升溫碳分配，持續(xù)時(shí)間為10-100min，使碳由馬氏體向殘余奧氏體分配，此時(shí)馬氏體中的碳含量下降，奧氏體中的碳含量升高；

第四步，最后再淬火到室溫，在室溫獲得穩(wěn)定馬氏體和殘余奧氏體的雙相組織。

所述原料鋼，其基體組織需選擇馬氏體組織，該馬氏體組織應(yīng)該以含有高密度位錯(cuò)的細(xì)板條馬氏體為主。

本發(fā)明提供了一種滿足大規(guī)模生產(chǎn)的高強(qiáng)韌性復(fù)相鋼及其熱處理方法，采用上述技術(shù)方案，利用淬火、持續(xù)升溫碳分配、淬火的方法，獲得了雙相鋼組織。本發(fā)明與傳統(tǒng)碳分配工藝相比，通過(guò)持續(xù)慢速升溫以及新的合金與相變?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在等溫過(guò)程中發(fā)生碳分配，該技術(shù)可在較大尺寸產(chǎn)品生產(chǎn)中保證工藝穩(wěn)定性與組織強(qiáng)韌性，且更適合工業(yè)化大生產(chǎn)。

本發(fā)明首先要保證鋼的高強(qiáng)度，其基體組織需選擇馬氏體組織，該馬氏體組織應(yīng)該以含有高密度位錯(cuò)的細(xì)板條馬氏體為主。其次，通過(guò)先進(jìn)熱處理工藝即持續(xù)升溫碳分配的工藝來(lái)使馬氏體板條間要存在有殘余奧氏體薄膜。最終獲得含有位錯(cuò)型馬氏體和殘余奧氏體的雙相復(fù)合組織。所制備鋼的韌性得到了較大的提高且保持了較高的強(qiáng)度。其高強(qiáng)度來(lái)源于馬氏體和復(fù)合組織的細(xì)晶強(qiáng)化與位錯(cuò)強(qiáng)化，良好的塑性來(lái)源于組織中存在適量的殘余奧氏體和初始淬火馬氏體組織的軟化。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例鋼的組分及重量百分比含量為：c：0.19%，si：2.1%，mn：1.8%，cr:1.5%，al：2.5%，s:0.006%，p:0.007%，其余為fe。

首先將鋼迅速加熱到奧氏體化溫度900℃，等溫10min，使其充分奧氏體化；再以90℃/s的速度快速淬火到370℃，停留時(shí)間為5s；然后在390℃以0.2℃/min的速度進(jìn)行升溫，且進(jìn)行持續(xù)升溫碳分配，持續(xù)時(shí)間為50min；使碳由馬氏體向殘余奧氏體分配，此時(shí)馬氏體中的碳含量下降，奧氏體中的碳含量升高；最后再淬火到室溫，在室溫獲得穩(wěn)定馬氏體和殘余奧氏體的雙相組織。

根據(jù)gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》檢驗(yàn)所得復(fù)相鋼產(chǎn)品，拉伸實(shí)驗(yàn)在zwickt1-fr020tna50標(biāo)準(zhǔn)拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。經(jīng)測(cè)試，鋼的抗拉強(qiáng)度rm為1346mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2為828mpa，總延伸率為13.1%。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例鋼的組分及重量百分比含量為：c：0.22%，si：1.6%，mn：2.6%，cr：0.8%，al：2.9%，s：0.006%，p：0.008%，其余為fe。

首先將鋼迅速加熱到奧氏體化溫度950℃，等溫15min，使其充分奧氏體化；再以50℃/s的速度快速淬火到365℃，停留時(shí)間為7s；然后在385℃以0.4℃/min的速度進(jìn)行升溫，且進(jìn)行持續(xù)升溫碳分配，持續(xù)時(shí)間為60min；最后再淬火到室溫，在室溫獲得穩(wěn)定馬氏體和殘余奧氏體的雙相組織。

根據(jù)gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》檢驗(yàn)所得復(fù)相鋼產(chǎn)品，拉伸實(shí)驗(yàn)在zwickt1-fr020tna50標(biāo)準(zhǔn)拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。經(jīng)測(cè)試，鋼的抗拉強(qiáng)度rm為1359mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2為837mpa，總延伸率為12.9%。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例鋼的組分及重量百分比含量為：c：0.32%，si:2.6%，mn：2.1%，cr:1.1%，al：3.2%，s：0.007%，p：0.005%，其余為fe。

首先將鋼迅速加熱到奧氏體化溫度1000℃，等溫20min，使其充分奧氏體化；再以70℃/s的速度快速淬火到340℃，停留時(shí)間為8s；然后在360℃以0.5℃/min的速度進(jìn)行升溫，且進(jìn)行持續(xù)升溫碳分配，持續(xù)時(shí)間為80min；最后再淬火到室溫，在室溫獲得穩(wěn)定馬氏體和殘余奧氏體的雙相組織。

根據(jù)gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》檢驗(yàn)所得復(fù)相鋼產(chǎn)品，拉伸實(shí)驗(yàn)在zwickt1-fr020tna50標(biāo)準(zhǔn)拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。經(jīng)測(cè)試，鋼的抗拉強(qiáng)度rm為1366mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2為852mpa，總延伸率為12.3%。

實(shí)施例4

本發(fā)明實(shí)施例鋼的組分及重量百分比含量為：c：0.38%，si：1.8%，mn：2.7%，cr：1.4%，al：3.8%，s：0.006%，p：0.007%，其余為fe。首先將鋼迅速加熱到奧氏體化溫度1150℃，等溫20min，使其充分奧氏體化；再以80℃/s的速度快速淬火到320℃，停留時(shí)間為10s；然后在340℃以0.6℃/min的速度進(jìn)行升溫，且進(jìn)行持續(xù)升溫碳分配，持續(xù)時(shí)間為40min；最后再淬火到室溫，在室溫獲得穩(wěn)定馬氏體和殘余奧氏體的雙相組織。

根據(jù)gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》檢驗(yàn)所得復(fù)相鋼產(chǎn)品，拉伸實(shí)驗(yàn)在zwickt1-fr020tna50標(biāo)準(zhǔn)拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。經(jīng)測(cè)試，鋼的抗拉強(qiáng)度rm為1359mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2為843mpa，總延伸率為12.5%。