一种使钢中束状贝氏体取向分布的方法

摘要

一种使钢中束状贝氏体取向分布的方法。本发明通过中频真空感应炉熔炼出的钢坯铸成钢锭，然后再高温锻造成板材。将该钢加热到1000‑1050℃，保温20‑30min，油冷至240‑260℃保温20‑30min后水冷至室温，通过在冷却时钢材内部形成的温度梯度场制得使束状贝氏体取向分布的钢，其成分及含量：C为0.84wt.％‑0.90wt.％；Si为1.34wt.％‑1.45wt.％；Mn为0.35wt.％‑0.40wt.％；Cr为0.95wt.％‑1.10wt.％；P<0.02wt.％；S<0.02wt.％；其余为Fe。本发明具有成本低廉、周期短、工艺简单及生产效率高等特点。所制备的束状贝氏体钢抗拉强度达1700‑2100MPa，可应用于工程机械、公路、桥梁等领域。

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种贝氏体钢及其制备方法。

背景技术

上世纪30年代，Bain和Davenprot通过中温等温转变获得了贝氏体组织。从此以后，多种形貌的贝氏体组织被各国学者所发现。大大推动了贝氏体钢在工程中的实际应用。2002年，Bhadeshia等人通过改变钢的化学成分获得束状贝氏体，使钢铁材料获得了出色的强度、韧性和延展的组合，而更加掀起了人们对低温贝氏体研究的热情。但是由于中温等温时间过长并且生产效率过低从而导致束状贝氏体钢难以在工业上大规模的应用。

发明内容

本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，通过利用温度梯度场生产一种具有取向分布特征的束状贝氏体钢。该方法生产工艺简单、周期短、生产成本低，制备的束状贝氏体钢机械性能优良。

本发明的技术方案

一种通过温度梯度场获得具有取向分布的束状贝氏体钢，其化学成分的质量百分比为：C为0.84wt.％-0.90wt.％；Si为1.34wt.％-1.45wt.％；Mn为0.35wt.％-0.40wt.％；Cr为0.95wt.％-1.10wt.％；P<0.02wt.％；S<0.02wt.％；其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明提供的使钢中束状贝氏体取向分布的方法，包括以下步骤：

(1)将中频真空感应炉熔炼出的含有以上所述成分的钢坯铸成钢锭，然后在1050-1100℃高温锻造成板材；将板材切割成厚度为5-10mm而长和宽均为50mm的钢。

(2)将该钢加热到1000℃-1050℃，保温20-30min，油冷至240-260℃保温20-30min后水冷至室温，通过在冷却时钢材内部形成的温度梯度场制得具有取向分布特征的束状贝氏体的钢。

本发明通过较薄的试样，在试样厚度方向上形成大的温度梯度，从而使在厚度方向上具有较大的相比驱动力，能够增加束状贝氏体的形核率从而增加束状贝氏体的数量，并且使得束状贝氏体具有取向分布的特征。这就大大增大了束状贝氏体钢的机械性能。

本发明的优点和有益效果：

1.通过较薄的厚度，在钢材进行中温等温时在厚度方向上形成较大的温度梯度。在较大的温度梯度场的作用下束状贝氏体组织在进行中温转变时能够得到大的相变驱动力，从而使得束状贝氏体组织具有大的形核率，具有取向分布的特征。大大增加了束状贝氏体钢的机械性能，提高束状贝氏体钢的生产率。

2.在大的温度梯度场作用下形成的束状贝氏体钢，具有好的机械性能，抗拉强度可达到1700-2100MPa。

3.在温度梯度场的作用下束状贝氏体中温等温时间短，能够提高生产效率，降低成本。

4.生产工艺简单，应用前景广泛。可广泛应用于公路、桥梁、海洋设施造船等领域。

附图说明

图1是本发明实施例1所得试样的金相照片，可观察到束状贝氏体取向排布的特征。

图2是本发明实施例2所得试样的金相照片，可观察到可观察到束状贝氏体取向排布的特征。

具体实施方式

实施例1：

用真空感应炉对高碳含硅钢进行熔炼，该高碳含硅钢的化学成分质量百分比为：C为0.88wt.％；Si为1.36wt.％；Mn为0.38wt.％；Cr为1.01wt.％；P<0.02wt.％；S<0.02wt.％；其余为Fe。

对熔炼出的具有上述成分含量的钢锭在1050℃高温锻造成板材。用线切割将板材加工成厚度为5mm而长和宽均为50mm的钢。将该钢加热到1000℃，保温20min，油冷至240℃保温20min后水冷至室温。制备出的钢的抗拉强度为2100MPa。图1是本发明的高碳含硅钢经上述实验条件后所获得的取向性排列的束状贝氏体的金相组织照片。

实施例2：

用真空感应炉对高碳含硅钢进行熔炼，该高碳含硅钢的化学成分质量百分比为：C为0.89wt.％；Si为1.39wt.％；Mn为0.36wt.％；Cr为0.96wt.％；P<0.02wt.％；S<0.02wt.％；其余为Fe。

对熔炼出的具有上述成分含量的钢锭在1080℃高温锻造成板材。用线切割将板材加工成厚度为7mm而长和宽均为50mm的钢。将该钢加热到1020℃，保温30min，油冷至260℃保温30min后水冷至室温。制备出的钢的抗拉强度为1950MPa。图2是本发明的高碳含硅钢经上述实验条件后所获得的取向性排列的束状贝氏体的金相组织照片。