[发明专利]一种贝氏体钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种贝氏体钢及其制备方法。

背景技术

自二十世纪二十年代末，E.C.Bain首次在钢中发现贝氏体相变以来，关于贝氏体理论及应用的研究已有半个多世纪了。国内学者对贝氏体相变做了诸多研究，研发出了一系列贝氏体钢。贝氏体钢由于兼具优良的强度、韧性和耐磨性，在冶金、电力、建材和化工等领域得到了广泛应用，其作为球磨机耐磨钢球、矿山机械刮板和耐磨传输管材等的零部件应用效果较好。

贝氏体钢按合金成分划分，可分为Mo-B系贝氏体钢和Mn-B系贝氏体钢。研究表明，Mo-B系贝氏体钢中Mo与B结合可使钢在相当宽的连续冷却速度范围内获得贝氏体组织，但原料Mo的价格高，且Mo-B钢的贝氏体组织转变温度高，最终产品的强度和韧性低，因此Mo-B系贝氏体合金钢的发展受到限制。Mn-B系贝氏体钢中原料Mn的价格比Mo低，在Mn-B系贝氏体钢中添加Cr、Si和V等合金元素，在空冷过程中即可形成贝氏体组织，因此Mn-B系贝氏体钢发展迅速，成为贝氏体钢发展的主要方向。

对于Mn-B系贝氏体钢的研究，近年来主要集中于合金化与工艺改进方面。例如公开号为101104906A的中国专利公开了一种低碳贝氏体钢及其制备方法。该专利公开的低碳贝氏体钢包括：0.12wt％～0.43wt％的C，1.0wt％～2.6wt％的Mn，1.0wt％～2.0wt％的Si，0～0.8wt％的Cr，0～0.05wt％的P，0～0.05wt％的S和余量的Fe；其热处理工艺为：(1)将上述成分的原料熔炼，熔炼温度为1500℃～1600℃，原料熔化后电磁搅拌，浇铸，浇铸温度为1500℃～1580℃；(2)利用工件浇注时的余热进行淬火处理，淬火温度为880℃～940℃，淬火液为碱性水溶液，pH值为9～14，密度为1.00g/cm³～1.65g/cm³，淬火后得到低碳贝氏体钢。此专利的低碳贝氏体钢通过调节合金元素Cr、Mn和Si的含量，同时采用了利用工件浇铸时的余热进行热处理的方法，获得了下贝氏体和马氏体的混合组织，但是该低碳贝氏体钢的强度不稳定，强度波动范围大。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种贝氏体钢及其制备方法，由该方法制备的贝氏体钢强度稳定性好，即材料的强度波动范围较小。

有鉴于此，本发明公开了一种贝氏体钢，包括：

0.1wt％～0.3wt％的C；

1.5wt％～3.0wt％的Mn；

1.0wt％～2.0wt％的Si；

0.003wt％～0.006wt％的B；

0.05wt％～0.15wt％的Ti；

大于零且小于等于1.0wt％的Cr；

大于零且小于等于0.03wt％的RE；

0～0.01wt％的S；

0～0.01wt％的P；

余量的Fe。

优选的，所述C的含量为0.15wt％～0.25wt％。

优选的，所述Mn的含量为1.5wt％～2.5wt％。

优选的，所述Cr的含量为0.2wt％～1.0wt％。

优选的，所述Ti的含量为0.10wt％～0.15wt％。

优选的，所述RE为La。

本发明还提供了一种贝氏体钢的制备方法，包括以下步骤：

a)、铸造如下成分的铸锭：

0.1wt％～0.3wt％的C，1.5wt％～3.0wt％的Mn，1.0wt％～2.0wt％的Si，0.003wt％～0.006wt％的B，0.05wt％～0.15wt％的Ti，大于零且小于等于1.0wt％的Cr，大于零且小于等于0.03wt％的RE，0～0.01wt％的S，0～0.01wt％的P和余量的Fe；

b)、将所述铸锭进行热处理，具体为：

b01)、加热至900℃～1000℃进行预正火处理；

b02)、将步骤b01)得到的铸锭加热至900℃～950℃进行二次正火处理；

b03)、将步骤b02)得到的铸锭加热至200℃～250℃进行回火处理，得到贝氏体钢。

优选的，步骤b01)中所述预正火处理的保温时间为60min～120min，冷却方式为空冷。

优选的，步骤b02)中所述二次正火处理的保温时间为30min～60min，冷却方式为空冷。

优选的，步骤b03)中所述回火处理的保温时间为90min～120min。