一种低成本提升中厚板高强钢强韧性的新型调质处理方法

本发明涉及中厚板高强钢强韧性提升的，特别是指一种低成本提升中厚板高强钢强韧性的新型调质处理方法。

背景技术：

1、中厚板高强钢板广泛应用于工程机械、海洋平台、大型桥梁、压力容器等领域。材料承受重载、冲击、低温、磨损等复杂苛刻服役工况，要求材料兼具高强度和高韧性。普通热轧或正火处理的钢板强韧性不足，调质处理是中厚板生产获得高强韧性的核心路径，其广泛应用于中厚板热处理领域。然而，传统调质处理存在处理时间长、能耗高、生产成本高、韧性偏低、钢件残余应力大的弊端。如何通过低成本、高效、低能耗热处理技术提升中厚板高强钢韧性、特别是低温韧性是中厚板高强钢亟待解决的关键问题。

2、中国专利cn103225045a公开了一种屈服强度690mpa级高塑性中厚板钢的制备方法。钢板的成分为c 0.1%，si 0.4-0.8%，mn 2.0-2.5%，al 0.4-0.8%，nb 0.06-0.10%，cu1.0%，ni 0.5-1.0%，mo 0.1-0.3%，余量为fe和不可避免杂质。通过热处理获得铁素体、贝氏体、二次贝氏体、马氏体及残余奥氏体等多相组织，从而获得较高的延伸率，然而其存在热处理工艺复杂，材料抗拉强度低于900mpa的缺点。

3、中国专利cn121802128a公开了一种中厚板耐磨钢，基于奥氏体逆相变调控的超细晶耐磨钢制备方法，钢板的化学元素组成，以质量百分含量计包括：c 0.15-0.30%，si0.20-0.80%，mn 4.0-7.0%，p≤0.015%，s≤0.008%，al 0.01-0.05%，ti 0.01-0.05%，nb0.02-0.06%，v 0.05-0.15%，mo 0.10-0.40%，ni 0.5-1.5%余量为fe及不可避免的杂质。该方法可获得超细等轴奥氏体组织，随后经淬火得到细晶马氏体基体，并通过低温回火获得具有较高强度和韧性的耐磨钢。然而，该技术工艺复杂，热处理条件苛刻，要求精确控制加热速率与退火温度区间，且添加了大量合金元素，成本较高。此外，所制备材料强度偏低，韧性提升幅度偏低，-20℃冲击功仅为30j，布氏硬度小于500hb。

4、中国专利cn105385835a公开了一种提高中厚板高强钢件强韧性的热处理方法。钢板的化学元素组成，以质量百分含量计包括c 0.05 -0.10%，si 0.1-0.4%，mn 1.20-1.80%，p≤0.01%，s≤0.01%，n≤0.004%，ti 0.025-0.049%，通过在再结晶、非再结晶以及两相区内控制轧制工艺提升-20℃冲击功>75j；但多次、多温度区间轧制，工艺复杂，工业生产难度大；且材料强度低，抗拉强度仅530-630mpa，屈服强度420-520mpa，不满足对高强中厚板钢的要求。

5、因此亟需开发一种低成本、低碳低能耗提升中厚板高强钢强韧性的新型调质处理方法，解决韧性不足、高能耗的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的主要目是为了解决现有技术中厚板高强钢强韧性提升存在的包括低温韧性与硬度不匹配等技术问题。故而，提出了能够解决前述问题的一种低成本提升中厚板高强钢强韧性的新型调质处理方法。

2、所述技术方案如下：

3、一种低成本提升中厚板高强钢强韧性的新型调质处理方法，所述低成本提升中厚板高强钢强韧性的新型调质处理方法包括以下步骤：

4、s1、奥氏体化热处理：将待热处理中厚板钢加热至奥氏体化热处理温度并保温，得到奥氏体化热处理后的中厚板；

5、s2、不完全淬火-时效处理：将s1的奥氏体化热处理后的中厚板淬火降温至马氏体相变结束点附近，进行不完全淬火-时效处理，随后冷却至室温，最终得到高强韧性的中厚板高强钢。

6、可选地，s1中待热处理中厚板钢的化学成分按质量百分比计为：c 0.10-0.8%，si0.01-2.5%，mn 0.01-3.0%，v+nb+ti的总和 0.0-0.2%，ni+cr+mo的总和 0.0-3.0%，其他必要合金化元素，余量为fe及不可避免的杂质元素。

7、可选地，s1中奥氏体化热处理温度需要根据待热处理中厚板钢的钢件厚度、具体成分及目标奥氏体晶粒尺寸确定。

8、可选地，s1中待热处理中厚板钢的钢件厚度为3-10mm，具体成分为c 0.10-0.8%，si 0.01-2.5%，mn 0.01-3.0%，v+nb+ti的总和 0.0-0.2%，ni+cr+mo的总和 0.0-3.0%，目标奥氏体晶粒尺寸为1-200μm，奥氏体化热处理温度为ac3以上5-100℃。

9、可选地，s1中待热处理中厚板钢的钢件厚度为10-30mm，具体成分为c 0.10-0.8%，si 0.01-2.5%，mn 0.01-3.0%，v+nb+ti的总和 0.0-0.2%，ni+cr+mo的总和 0.0-3.0%，目标奥氏体晶粒尺寸为1-200μm，奥氏体化热处理温度为ac3以上5-100℃。

10、可选地，s1中待热处理中厚板钢的钢件厚度大于30mm，具体成分为c 0.10-0.8%，si 0.01-2.5%，mn 0.01-3.0%，v+nb+ti的总和 0.0-0.2%，ni+cr+mo的总和 0.0-3.0%，目标奥氏体晶粒尺寸为1-200μm，奥氏体化热处理温度为ac3以上5-100℃。

11、可选地，s2中不完全淬火-时效处理，所述不完全淬火的温度根据包括钢件厚度、化学成分及马氏体相变结束点温度的条件来确定，所述时效处理包括以下步骤中的任一种：

12、步骤a、等温时效：不完全淬火后在目标淬火温度进行保温时效处理，随后冷却至室温；

13、步骤b、升温时效：不完全淬火后，继续以0.1-100℃/min的升温速率升温至10-100℃进行时效处理，随后冷却至室温；

14、步骤c、自然冷却时效：不完全淬火后不进行保温，利用钢件自身余热进行自然冷却时效处理，直至冷却至室温；

15、步骤d、其他方式时效：不完全淬火后，通过阶段式或梯度式冷却-时效处理。

16、可选地，s2中热处理的中厚板钢的厚度为3-10mm，具体成分为c 0.10-0.8%，si0.01-2.5%，mn 0.01-3.0%，v+nb+ti的总和 0.0-0.2%，ni+cr+mo的总和 0.0-3.0%，马氏体相变结束点温度mf远低于 ac3，不完全淬火的温度为100-400℃，时效处理选择步骤a；高强韧性的中厚板高强钢的表面在-20℃冲击吸收功为40-50j，硬度为470-530hb；其芯部在-20℃冲击吸收功为45-60j，硬度为470-530hb。

17、可选地，s2中热处理的中厚板钢的厚度为10-30mm，具体成分为c 0.10-0.8%，si0.01-2.5%，mn 0.01-3.0%，v+nb+ti的总和 0.0-0.2%，ni+cr+mo的总和 0.0-3.0%，马氏体相变结束点温度mf远低于 ac3，不完全淬火的温度为100-400℃，时效处理选择步骤b；高强韧性的中厚板高强钢的表面在-20℃冲击吸收功为40-50j，硬度为470-530hb；其芯部在-20℃冲击吸收功为45-60j，硬度为470-530hb。

18、可选地，s2中热处理的中厚板钢的厚度为大于30mm，具体成分为c 0.10-0.8%，si0.01-2.5%，mn 0.01-3.0%，v+nb+ti的总和 0.0-0.2%，ni+cr+mo的总和 0.0-3.0%，马氏体相变结束点温度mf远低于 ac3，不完全淬火的温度为100-400℃，时效处理选择步骤c或步骤d；高强韧性的中厚板高强钢的表面在-20℃冲击吸收功为40-55j，硬度为470-530hb；其芯部在-20℃冲击吸收功为45-60j，硬度为470-530hb。

19、上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

20、上述方案，本发明提出了一种低成本提升中厚板高强钢强韧性的新型调质处理方法，能够解决现有技术中厚板高强钢强韧性提升存在的低温韧性与硬度不匹配等技术问题。

21、本发明方法在不降级布氏硬度的前提下，显著提升低温韧性，便于工业化生产，不明显改变现有工业成品的成份，技术简单提升明显。

22、总之，本发明方法相比传统中厚板高强钢的制备方法，通过对待热处理中厚板钢进行奥氏体区热处理和后续相应的不完全淬火-时效处理，实现了中厚板高强钢在不降低硬度的前提下提升低温韧性，成本低、效率高；该方法工艺稳定、易于实施，绿色环保，适用范围广，利于工业大规模生产和推广应用。