[发明专利]高强度高塑性的中碳含钒的硅锰钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度高塑性的中碳含钒的硅锰钢及其制备方法，旨在使中碳含钒的硅锰钢经过特定的热处理，使其抗拉强度和断裂延伸率的乘积大于30000MPa%的方法。属特种钢制备工艺技术领域。

背景技术

目前，为了减少资源消耗和温室气体排放量，要求使用和生产高强度钢，有许多方法可以提高钢的强度，如固溶强化、第二相析出强化、形变强化等，这些强化手段都使钢的塑性下降。在传统的低碳硅锰相变诱发塑性钢中，含有10~15%的残余奥氏体，可以有效的、低成本的提高钢的强度和塑性，当抗拉强度大于780MPa时，其延伸率可以达到25%以上。这主要得益于一种叫“相变诱发塑性”的效应，即残余奥氏体在应变时诱发马氏体相变，从而导致钢的强度和塑性同时提高。但是，常规的相变诱发塑性钢的最大强塑积（抗拉强度和断裂延伸率的乘积）不超过24000MPa%，如何在低成本的钢中进一步提高强度和延伸率，并使钢的强塑积达到30000MPa%以上，如今尚未有好的办法，迫切需要发明一种低成本的有效提高钢的强塑积的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度和延伸率的乘积可以达到30000MPa%的中碳含钒的硅锰相变诱发塑性钢及其制备方法。

本发明针对主要含有少量硅、锰和钒的中碳钢，其特征在于具有如下的化学组成及重量百分比：C 0.35～0.55%，Si 1.00～1.80%，Mn 1.20～1.80%，Al 0.40～1.00%，V 0.15～0.25%，Fe 余量。

本发明一种使中碳含钒、硅锰钢的强塑积达到30000MPa%的制备方法，其特征在于是有以下的步骤：

A.    按上述配方进行原料配合，将所得配合料按常规工艺放在真空感应炉内进行冶炼，在冶炼过程中充入氮气保护，然后进行模铸；

B.    模铸脱模后，将铸锭再加热至1200～1250℃进行反复锤打，形成一定厚度的锻造坯；

C.    将上述锻造坯再加热至1200℃，并保温半小时；

D.    然后进行热轧，热轧的初轧温度为1100～1200℃，终轧温度为900～1000℃，将钢坯热轧至3～5mm厚；

E.      将热轧后的钢坯进行空冷至室温，或者在550～650℃等温30min，然后再将其进行冷轧，冷轧至1～2mm厚；

F.      将上述冷轧后的薄板进行热处理：先加热到780～860℃，保温1～3min，然后以大于20℃/s的冷速冷却到360～460℃，保温时间5～20min，最后以10℃/s冷却至室温。经过上述热处理后，钢的强塑积将大于等于30000MPa%（强塑积=抗拉强度×断裂延伸率）。

本发明特点为，通过适当提高C含量，并添加少量的钒和铝，一方面提高钢中残余奥氏体的稳定性，另一方面利用铝和钒元素形成的细小弥散的析出物，阻碍热轧过程奥氏体晶粒的长大，从而细化晶粒提高强度和塑性。本发明另一个特点为，采用较高的热处理加热温度，使部分的钒碳化物溶解，并在随后的冷却和等温时再弥散析出，导致强度的进一步提高。

本发明通过适当提高C含量，并辅以Al、V元素，结合合适的热处理工艺，可以使中碳的含钒、硅锰钢的强塑积达到30000MPa%以上。

附图说明

图1为发明实施例的显微组织。

图2为发明实施例的应力应变曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明：

实施例一

本实施例采用的中碳含钒、硅锰钢的组成及其重量百分含量为：C 0.45%，Si 1.5%，Mn 1.6%，Al 0.5%，V 0.2%，Fe 余量。其制备过程如下：在50kg真空感应炉内进行冶炼，冶炼过程中充氮气保护，然后进行模铸。脱模后，铸锭再被加热至1200℃以上进行反复锤打，成25mm厚的锻造坯。锻造坯再被加热至1200℃，保温半小时后进行热轧，热轧的初轧温度控制在1100～1200℃，终轧温度控制在900℃以上，热轧至3mm厚，轧后水冷至650℃左右等温30min。将热轧后板坯进行酸洗，再进行冷轧，冷轧至1.7mm厚。

表1 发明钢的热处理工艺和力学性能