本發(fā)明涉及一種板材產(chǎn)品熱處理工藝，具體涉及一種調(diào)節(jié)中錳鋼屈強比的熱處理工藝。

背景技術(shù)：

錳合金鋼的研究始于1840年，已廣泛應(yīng)用于汽車制造、礦山機械等領(lǐng)域。目前，隨著國家海洋戰(zhàn)略的推進(jìn)，中錳鋼因其獨特性能優(yōu)勢，備受關(guān)注，應(yīng)用前景廣闊。

錳為擴大奧氏體相區(qū)元素，降低了Ac₁和Ms點，每添加 1%的 Mn 元素，馬氏體相變轉(zhuǎn)變點降低約30.4℃，富含 Mn 元素的奧氏體更易在室溫下形成穩(wěn)定的殘余奧氏體。同時在低碳鋼中加入Mn元素會使先共析鐵素體析出線右移，使得冷卻過程中鐵素體析出量較少。中錳鋼加熱過程中Mn元素的擴散方式為置換擴散，抑制了奧氏體逆相變過程中馬氏體板條的長大，使基體細(xì)化和提高了基體的強度，保證了殘余奧氏體的形成。

研究發(fā)現(xiàn)，中錳鋼中殘余奧氏體量是獲得高強度、高塑性、低屈強比的關(guān)鍵因素。中錳鋼中的殘余奧氏體相在外力作用下發(fā)生向馬氏體轉(zhuǎn)變，通過塑性變形它可以松弛局部集中應(yīng)力。同時，提高了加工硬化率，當(dāng)加工硬化率速度大于試樣截面減小速度時，會推遲頸縮現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高了鋼材的延伸率，這種效應(yīng)也被稱為TRIP效應(yīng)。若殘余奧氏體穩(wěn)定性差，受到輕微的應(yīng)力也會導(dǎo)致馬氏體相變，這情況對鋼材的塑性沒有任何貢獻(xiàn)；若殘余奧氏體過于穩(wěn)定，當(dāng)形變量很大時，殘余奧氏體遲遲不能發(fā)生馬氏體相變，局部的應(yīng)力集中難以得到釋放，裂紋開始產(chǎn)生，鋼材塑性沒有明顯改善。

根據(jù)申請人檢索，申請專利CN201510788040公開了一種降低超高強度海工鋼屈強比熱處理工藝，其采用臨界溫度淬火+AC1以下短時回火工藝，獲得的室溫組織、調(diào)控機理均有異于本發(fā)明，且其針對單一鋼級。申請專利CN201510132465公開了一種調(diào)質(zhì)型低屈強比管線鋼制備方法，其采用兩相區(qū)淬火+高溫回火工藝，獲得的室溫組織、調(diào)控機理均有異于本發(fā)明，且其針對單一鋼級。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，⑴如何通過熱處理工藝可調(diào)節(jié)中錳鋼中奧氏體含量及穩(wěn)定性，為調(diào)節(jié)鋼板強度、屈強比提供可能；⑵如何通過調(diào)節(jié)回火溫度，獲得不同強度級別（500MPa-690MPa）鋼板，實現(xiàn)“一鋼多級”應(yīng)用。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種調(diào)控中錳鋼屈強比的熱處理工藝，采用淬火+兩相區(qū)高溫回火的熱處理工藝，淬火溫度為Ac3+(20-60)℃，Ac3為亞共析鋼加熱時，鐵素體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度，保溫時間為1.5-2.0min/mm；回火溫度為Ac1+( 10-70 )℃，Ac1為亞共析鋼加熱時，鐵素體開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度，保溫時間為1.7-2.5min/mm；通過淬火和回火工藝，可以使本發(fā)明的錳鋼屈強比可在0.65-0.93之間調(diào)節(jié)；屈服強度可在500MPa-690MPa之間調(diào)節(jié)。

本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：

前述的調(diào)控中錳鋼屈強比的熱處理工藝，中錳鋼中錳的重量百分比含量為4%-9%。

前述的調(diào)控中錳鋼屈強比的熱處理工藝，淬火溫度為Ac3+(20-60)℃，保溫時間為1.5-2.0min/mm，回火溫度為Ac1+( 10-20 )℃，保溫時間為1.7-2.5min/mm，獲得高強度高屈強比鋼，屈服強度690-720MPa，屈強比介于0.90-0.93，室溫組織為回火馬氏體+少量逆轉(zhuǎn)變奧氏體（M/A島）復(fù)相組織。

前述的調(diào)控中錳鋼屈強比的熱處理工藝，淬火溫度為Ac3+(20-60)℃，保溫時間為1.5-2.0min/mm，回火溫度為Ac1+( 50-70 )℃，保溫時間為1.7-2.5min/mm，獲得超低屈強比鋼，屈服強度500-600MPa，屈強比0.65-0.80，室溫組織為回火馬氏體+逆轉(zhuǎn)變奧氏體（M/A島）+二次馬氏體復(fù)相組織。

前述的調(diào)控中錳鋼屈強比的熱處理工藝，淬火溫度為Ac3+(20-60)℃，保溫時間為1.5-2.0min/mm，回火溫度為Ac1+( 20-50 )℃，保溫時間為1.7-2.5min/mm，獲得強度和屈強比介于上述兩種中錳鋼之間，室溫組織為回火馬氏體+逆轉(zhuǎn)變奧氏體組織（M/A島）+二次馬氏體復(fù)相組織。

本發(fā)明中通過熱處理調(diào)控中錳鋼屈強比機理如下：

在Ac3+(20-60)℃加熱，中錳鋼完全奧氏體化后，淬火得到馬氏體+少量貝氏體混合組織，使鋼具有較高的抗拉強度。為兩相區(qū)回火調(diào)控中錳鋼強度及屈強比，提供有利前驅(qū)組織。

Ac1+( 10-20 )℃高溫回火時，板條馬氏體發(fā)生分解，在板條束間形成極少量逆轉(zhuǎn)變奧氏體（M/A島）。由于回火溫度相對較低，馬氏體板條間仍存在高密度位錯，鋼板屈服強度下降較小，進(jìn)而獲得高強度、高屈強比鋼。

Ac1+( 50-70 )℃高溫回火時，板條馬氏體完全分解，形成細(xì)小鐵素體+滲碳體混合物，鋼板屈服強度顯著降低。同時，奧氏體在原始馬氏體板條束間形核，并在高溫下迅速長大。但新形成的逆轉(zhuǎn)變奧氏體不穩(wěn)定，在隨后冷卻過程中部分發(fā)生相變，形成二次馬氏體（因Mn為擴大奧氏體相區(qū)元素，可顯著提高鋼材淬透性，中錳鋼以0.5℃/s緩慢冷卻時亦可獲得馬氏體組織）；同時，保留至室溫的逆轉(zhuǎn)變奧氏體，在鋼材受應(yīng)力時發(fā)生分解，轉(zhuǎn)化成馬氏體，進(jìn)而提高鋼板抗拉強度，最終獲得極低屈強比鋼。

Ac1+( 20-50 )℃高溫回火時，可調(diào)節(jié)鋼中回火馬氏體、逆轉(zhuǎn)變奧氏體、二次馬氏體比例，進(jìn)而獲得屈強比、強度介于上述兩種熱處理工藝之間的鋼板。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過調(diào)節(jié)淬火、回火工藝，獲得不同室溫組織，實現(xiàn)中錳鋼屈強比連續(xù)可調(diào)（0.65-0.93）。通過Ac3+(20-60)℃淬火、Ac1+( 50-70 )℃回火，可獲得極低屈強比鋼，顯著提高鋼材抗震等級，提高橋梁、高層建筑等安全等級；在Ac1以上10℃-70℃回火時，可獲得不同強度級別（500MPa-690MPa）鋼板，通過熱處理實現(xiàn)“一鋼多級”。

附圖說明

圖1為實施例1中中錳鋼金相組織的光學(xué)顯微圖。

圖2為實施例2中中錳鋼金相組織的光學(xué)顯微圖。

圖3為實施例3中中錳鋼金相組織的光學(xué)顯微圖。

具體實施方式

實施例1

厚度為60mm的中錳鋼，錳含量質(zhì)量百分比為5.5%，圖1為實施例1中中錳鋼金相組織的光學(xué)顯微圖，金相組織為回火馬氏體+少量逆轉(zhuǎn)變奧氏體（M/A島）復(fù)相組織。屈服強度710MPa，屈強比0.93，延伸率19%，-60℃夏比沖擊試驗橫向沖擊吸收能量為127J、133J、122J。

上述中錳鋼熱處理工藝按照以下步驟進(jìn)行：

淬火：將60mm厚鋼板裝入連續(xù)式熱處理爐，加熱溫度850℃，保溫100min，出爐后水冷至室溫，冷速控制在3℃/s-15℃/s；

回火：將60mm厚鋼板裝入連續(xù)式熱處理爐，加熱溫度625℃，保溫120min，鋼板出爐后空冷至室溫。

實施例2

厚度為40mm的中錳鋼，錳含量質(zhì)量百分比為5.1%，圖2為實施例2中中錳鋼金相組織的光學(xué)顯微圖，金相組織為回火馬氏體+少量逆轉(zhuǎn)變奧氏體組織（M/A島）+少量二次馬氏體復(fù)相組織。屈服強度660MPa，屈強比0.82，延伸率24%，-60℃夏比沖擊試驗橫向沖擊吸收能量為154J、149J、163J。

上述中錳鋼熱處理工藝按照以下步驟進(jìn)行：

淬火：將40mm厚鋼板裝入連續(xù)式熱處理爐，加熱溫度840℃，保溫110min，出爐后水冷至室溫，冷速控制在3℃/s-15℃/s；

回火：將40mm厚鋼板裝入連續(xù)式熱處理爐，加熱溫度650℃，保溫130min，鋼板出爐后空冷至室溫。

實施例3

厚度為30mm的中錳鋼，錳含量質(zhì)量百分比為4.8%，圖3為實施例3中中錳鋼金相組織的光學(xué)顯微圖，金相組織為回火馬氏體+逆轉(zhuǎn)變奧氏體組織（M/A島）+二次馬氏體復(fù)相組織。屈服強度560MPa，屈強比0.65，延伸率32%，-60℃夏比沖擊試驗橫向沖擊吸收能量為226J、218J、233J。

上述中錳鋼熱處理工藝按照以下步驟進(jìn)行：

淬火：將30mm厚鋼板裝入連續(xù)式熱處理爐，加熱溫度830℃，保溫110min，出爐后水冷至室溫，冷速控制在3℃/s-15℃/s；

回火：將30mm厚鋼板裝入連續(xù)式熱處理爐，加熱溫度700℃，保溫150min，鋼板出爐后空冷至室溫。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。