[发明专利]一种高强度高韧性层状组织低碳马氏体钢及制备方法

权利要求书

1.一种高强度高韧性层状组织低碳马氏体钢，其特征在于，制 备所得成品的组分按质量百分比(wt.％)配比为：C：0.15～0.28；Si： 1.0～2.0；Mn：1.2～2.5；Cr：0.5～1.5；Al：0.2～1.5％；Cu：0.05～ 0.4；Mo：0.1～0.3；V：0.05～0.15；Nb：0.03～0.1；Ti：0.005～ 0.05；P：＜0.025％；S：＜0.035％，余量为Fe和其它不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性层状组织低碳马氏 体钢，其特征在于，所述的合金元素组成按照质量百分比(wt.％)： (Mn+Cr)和(Si+Al)之比为1～2。

3.基于权利要求2所述的一种高强度高韧性层状组织低碳马氏 体钢的制备方法：其特征在于，包括下述步骤：

步骤一：原料配比

选取炼钢原料，炼钢原料包括：含Cr量为60％的铬铁、含Mn量 为82.5％的锰铁、含Si量为70％的硅铁、含Mo量为60％的钼铁、含V 量为50％的钒铁、含Nb量为65％的铌铁、10#钢、生铁、纯铜、纯铝 和纯钛，炼钢原料选取量按照以下总质量分数进行配比：C：0.15～ 0.28；Si：1.0～2.0；Mn：1.2～2.5；Cr：0.5～1.5；Al：0.2～1.5％； Cu：0.05～0.4；Mo：0.1～0.3；V：0.05～0.15；Nb：0.03～0.1； Ti：0.005～0.05；余量为Fe和其他不可避免的杂质，杂质中含有P 和S，所述的P和S的范围控制应为P：＜0.025％；S：＜0.035％；

步骤二：合金熔炼

按照步骤一中的元素比例，采用电磁感应炉真空熔炼或按常规方 法进行熔炼，将原料10#钢、铬铁、硅铁及生铁加热升温熔炼至原料 熔化成钢水，再向钢水中依次加入钒铁、钼铁、铌铁、纯铜、锰铁、 纯钛和纯铝，保温直至加入的成分均匀化，然后浇铸成铸锭，浇铸温 度控制在1530～1580℃，得到铸锭的元素组成成分为C：0.15～0.28； Si：1.0～2.0；Mn：1.2～2.5；Cr：0.5～1.5；Al：0.2～1.5％；Cu： 0.05～0.4；Mo：0.1～0.3；V：0.05～0.15；Nb：0.03～0.1；Ti： 0.005～0.05；P：＜0.025％；S：＜0.035％；余量为Fe和其他不可避 免的杂质；

步骤三：加热保温后锻造或轧制

将步骤二中得到的铸锭加热至1100～1200℃后保温1～2h，然后 进行锻造或轧制，得到所需工件的形状和尺寸，终锻或终轧温度不低 于900℃，然后在水中淬火至室温；

步骤四：回火

将步骤三中所得工件加热至200℃后保温2h，最终得到具有层状 组织特征的低碳回火马氏体组织，原奥氏体晶粒尺寸约15～20μm。

4.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性层状组织低碳马氏 体钢，其特征在于，所述的一种高强度高韧性层状组织低碳马氏体钢 的组织特征在于在光学显微镜下组织呈黑白交替的层状分布特征，白 色层状组织之间间距为50～200μm，白色层状组织厚度为20～ 50μm；白色和黑色组织均为马氏体组织，晶粒尺寸都为15～20μm， 但其成分和硬度不同，白色组织比黑色组织的C和其它合金元素含量 更高，白色组织硬度为(HV10:520～560)，黑色基体组织硬度为 (HV10:450～490)。