[发明专利]一种具有纳米析出相的耐疲劳高强钢及其制备方法

权利要求书

1.一种具有纳米析出相的耐疲劳高强钢，其特征在于，该高强钢的化学成分重量百分比为：C：0.05~0.30%、Si：0.35~1.05%、Mn：1.50~2.50%、V：0.15~0.30%、Ti：0.05~0.10%、余量为Fe和不可避免的杂质；其中钒钛原子质量百分数比V:Ti=3:1~6:1；

该高强钢的室温组织以贝氏体、铁素体、残余奥氏体多相构成，其中各相的体积分数为贝氏体45%~55%、铁素体35%~45%、残余奥氏体10%~15%，并且在铁素体与贝氏体组织中均分布着大量弥散析出相V(C，N)和Ti(C，N)；

各组织的分布方式为：铁素体晶粒大多呈等轴状，铁素体晶界周围环绕着块状的贝氏体组织，残余奥氏体主要以薄膜状或块状分布于贝氏体和铁素体晶界之间，也有少量奥氏体分布在铁素体晶粒内部以及贝氏体板条之间，各种组织的平均晶粒尺寸均低于5μm。

2.一种如权利要求1所述的具有纳米析出相的耐疲劳高强钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按照所设计的高强钢的化学成分，进行冶炼、连铸和热轧，得到热轧板，再进行酸洗、冷轧，冷轧压下率为40%～60%，冷轧薄板厚度控制在1~2mm；

步骤2：将步骤1制备得到冷轧薄板在连续退火炉内进行热处理，首先加热到800~880℃温度范围内，保温3~6min，该阶段碳化物在基体中溶解扩散并达到均匀，获得具有一定比例铁素体与奥氏体的组织状态，使得奥氏体体积分数占比为60%~80%；

步骤3：将步骤2处理后的钢板以40~100℃/s的冷速冷却至贝氏体转变温度区域，保温10~30min，在这一阶段大部分奥氏体转变为贝氏体，另外还有部分残余奥氏体，此外析出相也在冷却、保温过程中形成并均匀分布于基体中；

步骤4：将步骤3处理后的钢板以20~40℃/s的冷速冷却至室温，即得到具有超细晶组织的耐疲劳高强钢。

3.根据权利要求2所述的具有纳米析出相的耐疲劳高强钢的制备方法，其特征在于，步骤3所述的贝氏体转变温度区域范围在350~450℃之间，基体组织主要是由平均晶粒尺寸低于2μm的贝氏体和小于5μm的铁素体构成，析出相的尺寸要求控制在70nm以下。

4.根据权利要求2所述的具有纳米析出相的耐疲劳高强钢的制备方法，其特征在于，所述铁素体组织形态为等轴状，小于2μm的粒状贝氏体均匀分布于铁素体晶界周围，贝氏体和铁素体占整体组织体积百分数分别为：贝氏体45%~55%、铁素体35%~45%。

5.根据权利要求2所述的具有纳米析出相的耐疲劳高强钢的制备方法，其特征在于，高强钢的组织内部存在大量弥散分布的纳米级V(C，N)、Ti(C，N)析出相，析出相颗粒平均尺寸为50nm以下，呈球状形态均匀分布于铁素体基体和贝氏体组织内。

6.根据权利要求2所述的具有纳米析出相的耐疲劳高强钢的制备方法，其特征在于，材料的屈服强度Rp≥750MPa，抗拉强度Rm≥1100MPa，屈强比范围0.67~0.72，断后伸长率A≥30%，强塑积≥30GPa·%，疲劳极限≥850MPa。