CN106834962B - 一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，属于低合金钢领域。该超高强高碳低合金钢，其含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.1‑1.2％，Si：1.5‑1.7％，Mn：1.6‑1.8％，Mo：0.2‑0.4％，Cr：1.3‑1.5％，V：0.09‑0.15％，B：0.01‑0.02％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。其制备方法为：成形工艺中，熔炼、浇铸，进行奥氏体化再结晶区轧制，奥氏体化非再结晶区轧制；然后进行热处理：正火、等温球化退火、等温淬火。该工艺方法，一方面，消除了铸态过程中的缺陷；另一方面，很大程度上避免了网状渗碳体的形成。

Description

一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法
技术领域
本发明涉及低合金钢领域，具体的说是一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法。
背景技术
超高碳钢是含碳量为1.0％～2.1％的过共析铁基合金材料，由于其超高的碳含量导致其韧性低(由于随着含碳量的增加，脆生的网状碳化物增多、增厚导致)、焊接性差，得到较少的发展。但是，20世纪70年代美国斯坦福大学ODSherby教授等人突破传统观点首次对超高碳钢进行开拓性的研究，通过一定的相变控制技术和适当的热处理工艺，可实现基体晶粒和碳化物的超细化，使超高碳钢具备高强度和超塑性，与此同时，合金化处理和合理的制备工艺能抑制超高碳钢中粗大网状碳化物的生成，是改善超高碳钢性能的有效方法。早期Sherby、Tsuzaki在超高碳钢中加入Al、Si元素抑制网状碳化物的析出。
随着热处理工艺的逐步完善，研究发现提高钢中残余奥氏体的含量可以提高高碳钢的强韧性，因为残余奥氏体在发生变形过程中吸收变形能量，发生相变诱导塑性效应而转变成马氏体，从而提高了钢的强度和塑性。同时，通过等温淬火获得下贝氏体组织也可提高高碳钢的强韧性，下贝氏体是过饱和的铁素体与渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体内部，其性能与马氏体相似具有高的强度、硬度及耐磨性，但由于下贝氏体中的渗碳体弥散分布在基体中，使其具有较好的强韧性，综合性能好，是一种理想的淬火组织。
专利[CN102703827]公开了一种高碳耐磨钢的热处理工艺，所述耐磨钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：0.60-0.80；Mn：7.0-9.0；Si：1.10-1.30；Cr：2.40-2.80；V：0.10-0.20；B：0.05-0.10；Ti：0.02-0.03；N：0.02-0.05，Ce：0.6-0.8，余量为Fe及不可避免的杂质。其热处理工艺包括：(1)退火：将所述耐磨钢置于温度为780℃-820℃退火炉中，保温3-5小时出炉，然后空冷；(2)淬火：将所述耐磨钢置于温度为1060℃-1080℃的淬火炉中，保温2-4小时后取出油冷淬火，将耐磨钢冷却至200℃以下；(3)回火：将所述耐磨钢置于温度为530-560℃的回火炉中，保温6-8小时取出空冷。所述耐磨钢其淬火温度高，保温时间长，易使晶粒长大；其次通过高温回火，使其韧性得到较大的提高，但是，耐磨钢的耐磨性有所降低。
专利[CN103938112]公开了一种超高碳钢及其制备方法，由以下组分按重量百分比组成：C1.6-2.1％、Ni3-5％、Cr 13-16％、Mn0.01-0.03％、W2.3-2.6％、Co1.3-1.8％、Ne0.06-0.08％、Si0.04-0.08％、Cu0.8-1.4％、Ce0.006-0.009％、La0.003-0.007％、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁。浇铸后热处理：(1)先升温至955-985℃，保温5小时；再降温至630-650℃，保温60分钟；再降温至300-320℃，保温3小时；再升温至520-550℃，保温3小时；(2)淬火：将产品浸入处于常温状态的水玻璃介质中进行间隙式淬火15分钟，再进行整体淬火1小时，淬火过程中水玻璃介质温度控制在100-120℃；(3)二次淬火处理：冷却到500-600℃时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却。经热处理后，其抗拉强度≥1330MPa，硬度≥710HV，冲击韧性≥77J/cm2，此耐磨钢具有良好的耐磨性能，但是加入合金元素含量较多，成本高。
专利[CN102851470]公开一种克服超高碳钢碳化物大块或网状析出的热处理工艺，所述超高碳钢的组分及含量表达式为Fe-1.44C-1.52Cr-0.73A1-0.32Si-0.62Mn，热处理工艺为：(1)组分均匀化处理：将该超高碳钢的铸态升温至1000℃，并在该温度下等温匀化退火处理5小时；(2)高温奥氏体化处理：将上述组分均匀化处理后的超高碳钢在900℃温度下等温处理30分钟；(3)高温奥氏体化后冷却处理：将高温奥氏体化处理后的超高碳钢的温度从900℃冷却到210℃，冷却速度为30℃/s；(4)中温等温处理：将上述后冷却处理后的超高碳钢在210℃温下进行中温等温处理，等温处理时间为15分钟，等温处理后水冷至室温。该超高碳钢经此热处理后将获得板条状贝氏体和细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织。但是，直接由铸态入手进行热处理，难免会有些许缺陷存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，该工艺方法，一方面，消除了铸态过程中的缺陷；另一方面，很大程度上避免了网状渗碳体的形成。
为了实现本发明的目的，本发明提供如下技术方案：
一种超高强高碳低合金钢，其含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.1-1.2％，Si：1.5-1.7％，Mn：1.6-1.8％，Mo：0.2-0.4％，Cr：1.3-1.5％，V：0.09-0.15％，B：0.01-0.02％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
所述的超高强高碳低合金钢，其屈服强度≥1100MPa，抗拉强度≥1400MPa，洛氏硬度≥57HRC，断后伸长率≥5％。
作为优选，所述的超高强高碳低合金钢含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.142％，Si：1.47％，Mn：1.78％，Mo：0.31％，Cr：1.33％，V：0.1％，B：0.014％，S：0.02％，P：0.01％，余量为Fe。
本发明的一种超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：成形工艺
(1)按照超高强高碳钢的组分配比称量原料，进行熔炼和浇铸，浇铸后得到的超高强高碳低合金钢方锭；
(2)将超高强高碳低合金钢方锭放入1000-1100℃炉中保温一段时间后，在奥氏体化再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20％，每道次回炉保温5-10min，累计压下率为55-65％，得到经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯；
(3)将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至850-950℃的炉中保温10min，在奥氏体化非再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20％，每道次回炉保温5-10min，累计压下率为50-60％，轧制完成后，随炉冷却至室温，得到轧制后的薄板坯；
步骤2：热处理工艺
(1)将轧制后薄板坯试样进行正火处理，正火工艺为：放入温度为850-900℃的炉中，保温2-4h，然后空冷至室温，得到正火处理后的高碳低合金钢；
(2)将正火处理后的高碳低合金钢进行等温球化退火处理，等温球化退火工艺为：先放入温度为800-900℃炉中，保温10-30min，再快速放入温度为650-750℃的炉中，保温2-8h，随炉冷至300℃以下取出，得到等温球化退火后的高碳低合金钢；
(3)将等温球化退火后的高碳低合金钢进行等温淬火处理，等温淬火工艺为：先放入温度为750-900℃的炉中，保温10-30min，再快速放入200-300℃的盐浴炉中保温1-4h，制得超高强高碳低合金钢。
所述的步骤1(1)中，所述的超高强高碳低合金钢方锭的尺寸规格为500mm×80mm×40mm。
所述的步骤1(2)中，将超高强高碳低合金钢方锭放入1000-1100℃炉中，需保温20-40min。
所述的步骤1(2)中，所述的轧制，轧制道次为6-10道次。
所述的步骤1(2)中，所述的经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯的厚度为8-12mm。
所述的步骤1(3)中，将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至850-950℃的炉中，需保温10-20min。
所述的步骤1(3)中，所述的轧制，轧制道次为5-9道次。
所述的步骤1(3)中，所述的轧制后的薄板坯的厚度为≤3mm。
所述的步骤1中，所述的炉为电阻炉。
所述的步骤2(1)中，所述的正火处理采用的设备为电阻炉。
所述的步骤2(2)中，所述的等温球化退火处理采用的设备为电阻炉。
所述的步骤2(3)中，所述的等温淬火处理采用的设备为电阻炉和盐浴炉。
所述的步骤2(3)中，所述的等温淬火处理在盐浴中进行，盐浴液为NaNO2：KNO2＝1：1。
本发明的一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，相比于现有技术，其有益效果在于：
1.本发明的超高强高碳低合金钢，通过高碳获得高的强度和硬度，Mn、Cr提高材料的淬透性，Si抑制渗碳体的形成以及其他微量合金元素的相互作用提高材料的韧性。
2.本发明通过控轧得到细小的初始晶粒，然后，通过正火及等温球化退火，一方面消除了轧制过程中所产生的带状组织；另一方面使组织均匀化，得到细小弥散分布的粒状珠光体组织，为后续的等温淬火做准备。
3.本发明采用NaNO2：KNO2＝1：1做为等温淬火所使用的盐浴液，一方面使淬火件受热均匀，减少应变；另一方面使淬火件在高温区快速冷却，低温区冷却较慢。
4.本发明通过在下贝氏体区的等温过程，使过冷奥氏体发生相变，生成下贝氏体组织，提高了钢的强韧性。与此同时，新生成的下贝氏体将对原始的奥氏体晶粒进行分割，进一步细化了奥氏体晶粒，使之在之后的冷却过程中，得到细小分布的马氏体组织，进一步提高钢的强韧性。
5.本发明所采用的超高强高碳低合金钢材料生产成本低，经控轧和热处理后，其屈服强度≥1100MPa，抗拉强度≥1400MPa，洛氏硬度≥57HRC，断后伸长率≥5％。
附图说明
图1为本发明实施例1中，试样经过成形工艺后轧制得到的薄板坯的微观组织图；
图2为本发明实施例1中，试样在热处理工艺中得到的正火处理后的高碳低合金钢的微观组织图；
图3为本发明实施例1中，试样在热处理工艺中得到的等温球化退火后的高碳低合金钢微观组织图；
图4为本发明实施例1中试样在热处理工艺中等温淬火(800℃淬火)后的超高强高碳低合金钢的微观组织图；
图5为本发明实施例2中试样在热处理工艺中等温淬火(850℃淬火)后的超高强高碳低合金钢的微观组织图；
图6为本发明实施例3中试样在热处理工艺中等温淬火(900℃淬火)后的超高强高碳低合金钢的微观组织图；
具体实施方式
以下通过具体实施案例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种超高强高碳低合金钢，其含有的化学成分及各个成分重量百分比为：C：1.142％，Si：1.47％，Mn：1.78％，Mo：0.31％，Cr：1.33％，V：0.1％，B：0.014％，S：0.02％，P：0.01％，余量为Fe。
一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：成形工艺
(1)按照超高强高碳钢的组分配比称量原料，进行熔炼和浇铸，浇铸后得到尺寸为500mm×80mm×40mm的超高强高碳低合金钢方锭；
(2)将超高强高碳低合金钢方锭放入温度为1100℃的电阻炉中，保温30min后，在奥氏体化再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下量≤20％，每道次回炉保温5min，经过8道次的轧制，累计压下率为55％，轧制得到经奥氏体化再结晶区轧制后的厚度为10mm的板坯；
(3)将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至950℃电阻炉中，保温10min后，在奥氏体化非再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下量≤20％，每道次回炉保温5min，经过7道次的轧制，累计压下率为50％，试样轧制完成后，随炉冷却至室温，得到厚度为3mm的薄板坯；
步骤2：热处理工艺
(1)将轧制后的3mm厚的薄板坯放入电阻炉，进行正火处理，正火工艺为：放入温度为900℃的电阻炉中，保温2h，然后空冷至室温，得到正火处理后的高碳低合金钢；
(2)将正火处理后的高碳低合金钢进行等温球化退火处理，等温球化退火工艺为：先放入温度为850℃的电阻炉中，保温10min，再快速放入温度为690℃的电阻炉中，保温6h，随炉冷至300℃以下取出，得到等温球化退火后的高碳低合金钢；
(3)将等温球化退火后的高碳低合金钢进行等温淬火处理，等温淬火工艺为：试样先放入温度为800℃电阻炉中，保温10min，再快速放入300℃的装有NaNO2：KNO2＝1：1盐浴液的盐浴炉中保温2h，制得超高强高碳低合金钢。
在制备过程中，对所得的试样进行测试，其中，经过步骤2成形工艺后轧制得到的薄板坯的微观组织图见图1，从图1可以看出板材表面出现的带状组织，而带状组织是一种偏析的表现，会降低试样的综合力学性能；
经过热处理工艺中得到的正火处理后的高碳低合金钢的微观组织图见图2，从图2可以看出，热轧过程中所产生的带状组织被消除；
经过在热处理工艺中得到的等温球化退火后的高碳低合金钢微观组织图见图3，从图3可以看出，形成了粒状珠光体。等温球化退火工艺目的是使钢中碳化物球化，不至于形成网状的二次渗碳体，同时，退火后得到的粒状珠光体是一种良好的淬火前组织；
经过热处理工艺中等温淬火后的超高强高碳低合金钢的微观组织图见图4，从图中可以看到，形成了下贝氏体，下贝氏体呈黑色短条状，弥散分布在组织中，且下贝氏体具有良好的强韧性匹配。
本实施例制备的超高强高碳低合金钢经此工艺处理后，屈服强度1220MPa，抗拉强度1710MPa，洛氏硬度63HRC，断后伸长率5％。
实施例2
一种超高强高碳低合金钢，其含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.142％，Si：1.47％，Mn：1.78％，Mo：0.31％，Cr：1.33％，V：0.1％，B：0.014％，S：0.02％，P：0.01％，余量为Fe。
一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：成形工艺
(1)按照超高强高碳钢的组分配比称量原料，进行熔炼和浇铸，浇铸后得到500mm×80mm×40mm的超高强高碳低合金钢方锭；
(2)将超高强高碳低合金钢方锭放入温度为1100℃的电阻炉中，保温30min后，在奥氏体化再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下量≤20％，每道次回炉保温5min，经过8道次的轧制，累计压下率为55％，轧制得到经奥氏体化再结晶区轧制后的厚度为10mm的板坯；
(3)将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至950℃电阻炉中，保温10min后，在奥氏体化非再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下量≤20％，每道次回炉保温5min，经过7道次的轧制，累计压下率为50％，试样轧制完成后，随炉冷却至室温，得到厚度为3mm的薄板坯；
步骤2：热处理工艺
(1)将轧制后薄板坯试样置于电阻炉中进行正火处理，正火工艺为：放入温度为900℃的电阻炉中，保温2h，然后空冷至室温，得到正火处理后的高碳低合金钢；
(2)将正火处理后的高碳低合金钢进行等温球化退火处理，等温球化退火工艺为：先放入温度为850℃的电阻炉中，保温10min，再快放入温度为690℃的电阻炉中，保温6h，随炉冷至300℃以下取出，得到等温球化退火后的高碳低合金钢；
(3)将等温球化退火后的高碳钢进行等温淬火处理，等温淬火工艺为：先放入温度为850℃的电阻炉中，保温10min，再快速放入300℃的装有NaNO2：KNO2＝1：1盐浴液的盐浴炉中保温2h，取出空冷，制得超高强高碳低合金钢。
在制备过程中，对所得的试样进行测试，其中，经过步骤2成形工艺后轧制得到的薄板坯的微观组织图同实施例1；
经过热处理工艺中得到的正火处理后的高碳低合金钢的微观组织图同实施例1；
经过在热处理工艺中得到的等温球化退火后的高碳低合金钢微观组织图同实施例1；
经过热处理工艺中等温淬火后的超高强高碳低合金钢的微观组织图见图5，从图中可以看到，呈短条状的下贝氏体组织，但相对于图4，图5中下贝氏体有明显的长大趋势。
所述超高强高碳低合金钢经此工艺处理后，屈服强度1150MPa，抗拉强度1660MPa，洛氏硬度61HRC，断伸长率5.5％。
实施例3
一种超高强高碳低合金钢，其含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.142％，Si：1.47％，Mn：1.78％，Mo：0.31％，Cr：1.33％，V：0.1％，B：0.014％，S：0.02％，P：0.01％，余量为Fe。
一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：成形工艺
(1)按照超高强高碳钢的组分配比称量原料，进行熔炼和浇铸，浇铸后得到500mm×80mm×40mm的超高强高碳低合金钢方锭；
(2)将超高强高碳低合金钢方锭放入温度为1100℃的电阻炉中，保温30min后，在奥氏体化再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下量≤20％，每道次回炉保温5min，经过8道次的轧制，累计压下率为55％，轧制得到经奥氏体化再结晶区轧制后的厚度为10mm的板坯；
(3)将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至950℃电阻炉中，保温10min后，在奥氏体化非再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下量≤20％，每道次回炉保温5min，经过7道次的轧制，累计压下率为50％，试样轧制完成后，随炉冷却至室温，得到厚度为3mm的薄板坯；
步骤2：热处理工艺
(1)将轧制后薄板坯试样置于电阻炉中进行正火处理，正火工艺为：放入温度为900℃的电阻炉中，保温2h，然后空冷至室温，得到正火处理后的高碳低合金钢；
(2)将正火处理后的高碳低合金钢进行等温球化退火处理，等温球化退火工艺为：先放入温度为850℃的电阻炉中，保温10min，再快放入温度为690℃的电阻炉中，保温6h，随炉冷至300℃以下取出，得到等温球化退火后的高碳低合金钢；
(3)将等温球化退火后的高碳钢进行等温淬火处理，等温淬火工艺为：先放入温度为900℃的电阻炉中，保温10min，再快速放入300℃的装有NaNO2：KNO2＝1：1盐浴液的盐浴炉中保温2h，取出空冷，制得超高强高碳低合金钢。
在制备过程中，对所得的试样进行测试，其中，经过步骤2成形工艺后轧制得到的薄板坯的微观组织图同实施例1；
经过热处理工艺中得到的正火处理后的高碳低合金钢的微观组织图同实施例1；
经过在热处理工艺中得到的等温球化退火后的高碳低合金钢微观组织图同实施例1；
经过热处理工艺中等温淬火后的超高强高碳低合金钢的微观组织图见图6，从图中可以看到，呈短条状的下贝氏体组织，与图5相似；
结合图4和图5进行对比发现：图4中的下贝氏体组织明显更为细小致密，而图5与图6中下贝氏体板条区别不大。
所述超高强高碳低合金钢经此工艺处理后，屈服强度1120MPa，抗拉强度1480MPa，洛氏硬度57HRC，断后伸长率7％。
实施例4
一种超高强高碳低合金钢，其含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.1％，Si：1.5％，Mn：1.8％，Mo：0.2％，Cr：1.5％，V：0.09％，B：0.01％，S：0.03％，P：0.02％，余量为Fe。
一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：成形工艺
(1)按照超高强高碳钢的组分配比称量原料，进行熔炼和浇铸，浇铸后得到500mm×80mm×40mm的超高强高碳低合金钢方锭；
(2)将超高强高碳低合金钢方锭放入电阻炉中，加热至1000℃，保温15min后，在奥氏体化再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20％，每道次回炉保温10min，轧制道次为10道次，累计压下率为65％，得到经奥氏体化再结晶区轧制后的厚度为8mm的板坯；
(3)将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至850℃电阻炉中，保温20min，在奥氏体化非再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20％，每道次回炉保温10min，轧制道次为9道次，累计压下率为60％，轧制完成后，随炉冷却至室温，得到轧制后的厚度为3mm的薄板坯；
步骤2：热处理工艺
(1)将轧制后薄板坯试样置于电阻炉中进行正火处理，正火工艺为：升温至850℃，保温4h，然后空冷至室温，得到正火处理后的高碳低合金钢；
(2)将正火处理后的高碳钢进行等温球化退火处理，等温球化退火工艺为：先升温至800℃，保温30min，再快速冷却至650℃，保温8h，随炉冷至300℃以下取出，得到等温球化退火后的高碳低合金钢；
(3)将等温球化退火后的高碳钢进行等温淬火处理，等温淬火工艺为：先随炉升温至750℃，保温30min，再快速放入200℃的装有NaNO2：KNO2＝1：1盐浴液的盐浴炉中保温2h，取出空冷，制得超高强高碳低合金钢。
实施例5
一种超高强高碳低合金钢，其含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.2％，Si：1.7％，Mn：1.6％，Mo：0.4％，Cr：1.3％，V：0.15％，B：0.02％，S：0.01％，P：0.03％，余量为Fe。
一种超高强高碳低合金钢及其成形和热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：成形工艺
(1)按照超高强高碳钢的组分配比称量原料，进行熔炼和浇铸，浇铸后得到500mm×80mm×40mm的超高强高碳低合金钢方锭；
(2)将超高强高碳低合金钢方锭放入电阻炉中，加热至1100℃，保温20min后，在奥氏体化再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20％，每道次回炉保温10min，轧制道次为6道次，累计压下率为55％，得到经奥氏体化再结晶区轧制后的厚度为12mm的板坯；
(3)将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至950℃电阻炉中，保温20min，在奥氏体化非再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20％，每道次回炉保温10min，轧制道次为5道次，累计压下率为50％，轧制完成后，随炉冷却至室温，得到轧制后的厚度为3mm的薄板坯；
步骤2：热处理工艺
(1)将轧制后薄板坯试样置于电阻炉中进行正火处理，正火工艺为：升温至850℃，保温3h，然后空冷至室温，得到正火处理后的高碳低合金钢；
(2)将正火处理后的高碳钢进行等温球化退火处理，等温球化退火工艺为：先升温至900℃，保温20min，再快速冷却至750℃，保温2h，随炉冷至300℃以下取出，得到等温球化退火后的高碳低合金钢；
(3)将等温球化退火后的高碳钢进行等温淬火处理，等温淬火工艺为：先随炉升温至900℃，保温15min，再快速放入250℃的装有NaNO2：KNO2＝1：1盐浴液的盐浴炉中保温2h，取出空冷，制得超高强高碳低合金钢。
对上述实施例的说明，目的是使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，其特征在于，所述的超高强高碳低合金钢含有的化学成分及各个成分的重量百分比为：C：1.1-1.2%，Si：1.47-1.7%，Mn：1.6-1.8%，Mo：0.2-0.4%，Cr：1.3-1.5%，V：0.09-0.15%，B：0.01-0.02%，S≤0.03%，P≤0.03%，余量为Fe；该超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：成形工艺
(1)按照超高强高碳钢的组分配比称量原料，进行熔炼和浇铸，浇铸后得到的超高强高碳低合金钢方锭；
(2)将超高强高碳低合金钢方锭放入1000-1100℃炉中保温一段时间后，在奥氏体化再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20%，每道次回炉保温5-10min，累计压下率为55-65%，得到经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯；
(3)将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至850-950℃的炉中保温10min，在奥氏体化非再结晶区进行轧制，轧制时，每道次压下率≤20%，每道次回炉保温5-10min，累计压下率为50-60%，轧制完成后，随炉冷却至室温，得到轧制后的薄板坯；
步骤2：热处理工艺
(1)将轧制后薄板坯试样进行正火处理，正火工艺为： 放入温度为850-900℃的炉中，保温2-4h，然后空冷至室温，得到正火处理后的高碳低合金钢；
(2)将正火处理后的高碳低合金钢进行等温球化退火处理，等温球化退火工艺为：先放入温度为800-900℃炉中，保温10-30min，再快速放入温度为650-750℃的炉中，保温2-8h，随炉冷至300℃以下取出，得到等温球化退火后的高碳低合金钢；
(3)将等温球化退火后的高碳低合金钢进行等温淬火处理，等温淬火工艺为：先放入温度为750-900℃的炉中，保温10-30min，再快速放入200-300℃的盐浴炉中保温1-4h，制得超高强高碳低合金钢。
2.如权利要求1所述的超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤1(1)中，所述的超高强高碳低合金钢方锭的尺寸规格为500mm×80mm×40mm。
3.如权利要求1所述的超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤1(2)中，将超高强高碳低合金钢方锭放入1000-1100℃炉中，需保温20-40min；
所述的步骤1(2)中，所述的轧制，轧制道次为6-10道次；
所述的步骤1(2)中，所述的经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯的厚度为8-12mm。
4.如权利要求1所述的超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤1(3)中，将经奥氏体化再结晶区轧制后的板坯放入降温至850-950℃的炉中，需保温10min；
所述的步骤1(3)中，所述的轧制，轧制道次为5-9道次；
所述的步骤1(3)中，所述的轧制后的薄板坯的厚度为≤3mm。
5.如权利要求1所述的超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的炉为电阻炉；
所述的步骤2(1)中，所述的正火处理采用的设备为电阻炉；
所述的步骤2(2)中，所述的等温球化退火处理采用的设备为电阻炉。
6.如权利要求1所述的超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤2(3)中，所述的等温淬火处理采用的设备为电阻炉和盐浴炉。
7.如权利要求1所述的超高强高碳低合金钢的成形和热处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤2(3)中，所述的等温淬火处理在盐浴中进行，盐浴液为NaNO2：KNO2=1：1。
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