CN112501518B - 一种贝氏体钢及其制备方法与用途 - Google Patents

一种贝氏体钢及其制备方法与用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种贝氏体钢及其制备方法与用途，以质量百分含量计，所述贝氏体钢由以下成分组成：C 0.20‑0.30wt％，Si 0.3‑1wt％，Mn 1.5‑1.8wt％，Cr 0.4‑0.7wt％，Mo 0.15‑0.25wt％，Ni 0.8‑1.4wt％，V 0.1‑0.15wt％，N 100‑150ppm，余量为Fe以及不可避免的杂质。所述制备方法配合所述贝氏体钢的组成，通过对冷却过程中温度进行调控，使所得贝氏体钢中的晶粒尺寸得到合理分配，使制备得到的贝氏体钢具有优良的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及冲击韧性，满足作为钢轨的用途。

Description

一种贝氏体钢及其制备方法与用途
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种钢材，尤其涉及一种贝氏体钢及其制备方法与用途。
背景技术
贝氏体材料以及较高的强度、韧性，优异的耐磨性和抗滚动接触疲劳的性能，得到了材料研究学者和机械制造领域企业的高度关注。组织结构以及元素组成能够决定贝氏体钢的性能，贝氏体的尺寸是决定材料强度的关键因素，同时贝氏体尺寸也影响材料的塑性与韧性。研究人员通过控制晶粒尺寸来使所得贝氏体钢兼具塑性和韧性，但不同组成贝氏体钢的处理过程不尽相同。
CN 110195192A公开了一种超低碳贝氏体钢，其组成包括C：0.01-0.1wt％，Mn：1.8-2.3wt％，Si：0.3-1.5wt％，Cr：0.1-0.6wt％，Ni：0.5-2wt％，Mo：0.1-0.5wt％，V：0.01-0.25wt％，其余为Fe以及不可避免的杂质元素，显微组织主要为超低碳板条贝氏体组织，各元素的含量满足：C+(Mn+Si)/6+Ni/15+(Cr+Mo+V)/50≤0.8。其制备方法为：将原料采用炼钢工艺进行冶炼、铸造得到铸坯；将铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到钢轨原型；将钢轨原型以恒定冷却连续冷却至贝氏体转变温度以下，然后自然冷却至室温，进行热处理，得到超低碳贝氏体钢轨。但所述超低碳贝氏体钢需要对原料的碳含量进行调整，实现C含量为0.01-0.1wt％则会增大前处理的成本与难度，不利于工业生产。
CN 103820734A公开了一种贝氏体钢轨的制造方法，包括如下步骤：(1)对贝氏体钢坯进行热轧处理，热轧温度为880-930℃；(2)利用冷却装置对贝氏体钢坯进行冷却处理，所述冷却装置包括两个通气管道，两个通气管道分别设置在所述贝氏体钢坯的两侧，平行于所述贝氏体钢坯的延伸方向，任一个通气管道的横截面具有与所述贝氏体钢坯的半外轮廓一致的形状，且任一个通气管道与贝氏体钢坯之间保持宽度为0.5-1mm的间隙；通过冷却装置使处于终轧温度的贝氏体钢坯连续冷却至设定温度T，得到贝氏体钢轨。但所属制造方法需要在特定的冷却装置中进行，不利于推广应用。
CN 109897943A公开了一种纳米贝氏体钢的组织调控方法及其获得的纳米贝氏体钢，所述组织调控方法包括：对目标钢材料进行奥氏体化；在第一温度下对奥氏体化后的目标进行第一等温转变，直至目标钢材料的贝氏体生成量达到第一目标比例；在第二温度下对第一等温转变后的目标钢材料进行第二等温转变，直至目标钢材料达到第二目标比例。其中的第一温度根据第一目标尺寸和目标钢材料的奥氏体的化学成分含量计算得到，且第一温度高于目标钢材料的马氏体转变温度。
然后贝氏体钢的组成不同，则组织调控方法也不尽相同，因此所述阻止调控方法的实际应用限制较大，本领域技术人员难以根据上述阻止调控方法实现对特定贝氏体钢的阻止调控。
因此，需要提供一种贝氏体钢及其制备方法，使本领域技术人员能够得到具有良好抗拉强度、屈服强度、冲击韧性与延伸性能的贝氏体钢。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种贝氏体钢及其制备方法与用途，通过制备方法与贝氏体钢组成的配合，使制备得到的贝氏体钢的晶粒尺寸得到合理分配，使制备得到的贝氏体钢具有优良的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及冲击韧性，满足作为钢轨的用途。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种贝氏体钢，以质量百分含量计，所述贝氏体钢由以下成分组成：C 0.20-0.30wt％，Si 0.3-1wt％，Mn 1.5-1.8wt％，Cr 0.4-0.7wt％，Mo 0.15-0.25wt％，Ni 0.8-1.4wt％，V 0.1-0.15wt％，N 100-150ppm，余量为Fe以及不可避免的杂质。
本发明所述贝氏体钢中C的质量百分含量为0.2-0.3wt％，例如可以是0.2wt％、0.21wt％、0.22wt％、0.23wt％、0.24wt％、0.25wt％、0.26wt％、0.27wt％、0.28wt％、0.29wt％或0.3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.22-0.27wt％。
传统贝氏体钢中的碳会造成冲击韧性降低与造成焊接性能不佳的缺陷，但本申请通过C、V与N的配合，无需使C含量过多降低，即可实现使所得贝氏体钢具有优良强度与韧性的效果。而C含量过高或过低，都会造成所得贝氏体钢强度与韧性的降低。
本发明所述贝氏体钢中Si的质量百分含量为0.3-1wt％，例如可以是0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.5-0.7wt％。
贝氏体刚中Si元素能够与残余奥氏体形成奥氏体膜，组织锈层中酸的形成，提高所得贝氏体钢的抗腐蚀性能，且与Cr的配合可以使钢的耐候性良好。但过多的Si会抑制V(C，N)化合物的生成，不利于提高所得贝氏体钢的强度。
本发明所述贝氏体钢中Mn的质量百分含量为1.5-1.8wt％，例如可以是1.5wt％、1.55wt％、1.6wt％、1.65wt％、1.7wt％、1.75wt％或1.8wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为1.6-1.8wt％。
贝氏体钢中Mn元素的添加能够提高贝氏体钢的淬透性，使贝氏体钢在特定降温速率下能够形成性能优良的贝氏体组织；通过特定Mn元素的组成以及特定降温速率的协同配合，使所得贝氏体钢能够兼具强度与韧性，从而使所得贝氏体钢能够满足作为钢轨的要求。
本发明所述贝氏体钢中Cr的质量百分含量为0.4-0.7wt％，例如可以是0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％或0.7wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.4-0.6wt％。
贝氏体钢中的Cr元素能够起到固溶强化的作用，在0.4-0.7wt％的质量百分含量范围内，能够保证所得贝氏体钢韧性的同时，使所得贝氏体钢的内外性能均匀一致，保证贝氏体钢兼具抗拉强度、屈服强度、延伸率以及冲击韧性。
本发明所述贝氏体钢中Mo的质量百分含量为0.15-0.25wt％，例如可以是0.15wt％、0.16wt％、0.17wt％、0.18wt％、0.19wt％、0.2wt％、0.21wt％、0.22wt％、0.23wt％、0.24wt％或0.25wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.18-0.21wt％。
贝氏体钢中的Mo元素能够提高淬透性，与Mn、Cr元素相互配合，能够使所得贝氏体钢活性性能优良的贝氏体组织，且使所得贝氏体钢的性能均匀一致。但Mo元素含量过低，则无法起到与Mn与Cr的配合作用，而当Mo元素的含量过高，则不利于得到性能优良的贝氏体组织，影响所得贝氏体钢的强度与韧性。
本发明所述贝氏体钢中Ni的质量百分含量为0.8-1.4wt％，例如可以是0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％或1.4wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为1-1.2wt％。
贝氏体钢中Ni元素的添加能够保证所得贝氏体钢的韧性。若Ni元素的含量较低，则无法使所得贝氏体钢的韧性满足要求；但Ni元素的含量过高，不仅会提高成本，还会是所得贝氏体钢的强度受到不利影响。
本发明所述贝氏体钢中V的质量百分含量为0.1-0.15wt％，例如可以是0.1wt％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％或0.15wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.12-0.14wt％。
本发明所述贝氏体钢中N的质量百分含量为100-150ppm，例如可以是100ppm、110ppm、120ppm、130ppm、140ppm或150ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为120-150ppm。
贝氏体钢中特定组成的C、V与N相互配合，形成的V(C，N)化合物能够在C含量为0.2-0.3wt％的范围内保证所得贝氏体钢的强度，当贝氏体钢中C、V与N的任意一种组分的含量偏离所需质量百分含量范围，均会使所得贝氏体钢的强度与韧性收到不良影响。
优选地，所述贝氏体钢中C+V+N的总质量百分含量≤0.55wt％，例如可以是0.51wt％、0.52wt％、0.53wt％、0.54wt％或0.55wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述不可避免的杂质包括O、S、H与P。
优选地，以质量百分含量计，所述O的含量≤20ppm，例如可以是10ppm、12ppm、15ppm、18ppm或20ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，以质量百分含量计，所述S的含量≤20ppm，例如可以是10ppm、12ppm、15ppm、18ppm或20ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，以质量百分含量计，所述H的含量≤4ppm，例如可以是0.5ppm、1ppm、2ppm、3ppm或4ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，以质量百分含量计，所述P的含量≤20ppm，例如可以是10ppm、12ppm、15ppm、18ppm或20ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
杂质元素的存在影响贝氏体钢的强度与韧性，但本申请通过制备方法以及组分的控制仅需使O的含量≤20ppm、S的含量≤20ppm、H的含量≤4ppm且P的含量≤20ppm即可，降低了去除杂质所需的成本。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；
(3)缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至第一温度，进行第一保温，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至第二温度，得到第二处理料，所述第二温度≤360℃；
(5)冷却步骤(4)所得第二处理料至第三温度，第二保温后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述第三温度≥210℃且＜第一温度。
本发明所述室温为10-30℃内的任意温度，根据环境温度而变化，在10-30℃的范围内不对本发明制备贝氏体钢的结果产生影响。
优选地，步骤(2)所述加热的温度为1100-1250℃，例如可以是1100℃、1120℃、1150℃、1180℃、1200℃、1220℃或1250℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为1150-1200℃。
优选地，步骤(2)所述加热的保温时间为60-100min，例如可以是60min、70min、80min、90min或100min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1000-1100℃，例如可以是1000℃、1020℃、1050℃、1080℃或1100℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述缓冷的降温速率为0.2-0.5℃/s，例如可以是0.2℃/s、0.3℃/s、0.4℃/s或0.5℃/s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述第一温度为240-250℃，例如可以是240℃、242℃、245℃、248℃或250℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述第一保温的时间为10-12h，例如可以是10h、10.5h、11h、11.5h或12h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述第二温度为300-350℃，例如可以是300℃、310℃、320℃、330℃、340℃或350℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述冷却的降温速率为0.1-0.3℃/s，例如可以是0.1℃/s、0.2℃/s或0.3℃/s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述第三温度为210-230℃，例如可以是210℃、215℃、220℃、225℃或230℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述第二保温的时间为5-8h，例如可以是5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述回火处理的温度为400-480℃，例如可以是400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃或480℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述回火处理的保温时间为6-12h，例如可以是6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1100-1250℃并保温60-100min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1000-1100℃；
(3)以0.2-0.5℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至240-250℃，保温10-12h，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至300-350℃，得到第二处理料；
(5)以0.1-0.3℃/s的降温速率冷却步骤(4)所得第二处理料至210-230℃，保温5-8h后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为400-480℃，所述回火处理的保温时间为6-12h。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述贝氏体钢作为钢轨的用途。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)所述贝氏体钢中的C含量无需过低，通过C、V与N的配合即可使制备得到的贝氏体钢兼具强度与韧性的要求，且原料成本较低，对杂质含量的控制要求不高仅需使O的含量≤20ppm、S的含量≤20ppm、H的含量≤4ppm且P的含量≤20ppm即可；
(2)本发明所述制备方法操作简单，通过与贝氏体钢中组分含量的配合，使制备得到的贝氏体钢的抗拉强度≥1200MPa，屈服强度≥1000MPa，延伸率≥15％，常温下的冲击韧性≥150J/cm2。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
表1中示出了各实施例与对比例中贝氏体钢的组分含量(以质量百分数计)，其中Fe及不可避免的杂质未在表1中示出，各实施例与对比例中的O的含量≤20ppm，S的含量≤20ppm，H的含量≤4ppm且P的含量≤20ppm。
表1
Figure BDA0002809070390000091
Figure BDA0002809070390000101
应用例1
本应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1180℃并保温80min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1050℃；
(3)以0.3℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至245℃，保温11h，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至320℃，得到第二处理料；
(5)以0.2℃/s的降温速率冷却步骤(4)所得第二处理料至220℃，保温6h后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为450℃，所述回火处理的保温时间为10h。
应用例2
本应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1150℃并保温90min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1020℃；
(3)以0.4℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至245℃，保温11h，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至310℃，得到第二处理料；
(5)以0.2℃/s的降温速率冷却步骤(4)所得第二处理料至210℃，保温8h后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为420℃，所述回火处理的保温时间为11h。
应用例3
本应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1200℃并保温70min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1080℃；
(3)以0.4℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至245℃，保温11h，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至340℃，得到第二处理料；
(5)以0.2℃/s的降温速率冷却步骤(4)所得第二处理料至230℃，保温5h后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为460℃，所述回火处理的保温时间为8h。
应用例4
本应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1100℃并保温100min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1000℃；
(3)以0.2℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至250℃，保温10h，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至350℃，得到第二处理料；
(5)以0.1℃/s的降温速率冷却步骤(4)所得第二处理料至220℃，保温6h后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为400℃，所述回火处理的保温时间为12h。
应用例5
本应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1250℃并保温60min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1100℃；
(3)以0.5℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至240℃，保温12h，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至300℃，得到第二处理料；
(5)以0.3℃/s的降温速率冷却步骤(4)所得第二处理料至220℃，保温6h后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为480℃，所述回火处理的保温时间为6h。
应用例6
本应用例提供了对实施例2所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
应用例7
本应用例提供了对实施例3所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
应用例8
本应用例提供了对实施例4所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
应用例9
本应用例提供了对实施例5所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
应用例10
本应用例提供了对实施例6所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
对比应用例1
本对比应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，除步骤(4)加热第一处理料至400℃外，其余均与应用例1相同。
对比应用例2
本对比应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，除步骤(5)将第二处理料冷却至250℃，其余均与应用例1相同。
对比应用例3
本对比应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1180℃并保温80min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1050℃；
(3)以0.2℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至220℃，保温17h，得到处理料；
(4)回火处理步骤(3)所得处理料，得到贝氏体钢；所述回火处理的温度为450℃，所述回火处理的保温时间为10h。
对比应用例4
本对比应用例提供了对实施例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1180℃并保温80min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1050℃；
(3)以0.3℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至245℃，保温17h，得到处理料；
(4)回火处理步骤(3)所得处理料，得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为450℃，所述回火处理的保温时间为10h。
对比应用例5
本对比应用例提供了对比例1所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
对比应用例6
本对比应用例提供了对比例2所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
对比应用例7
本对比应用例提供了对比例3所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
对比应用例8
本对比应用例提供了对比例4所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
对比应用例9
本对比应用例提供了对比例5所述贝氏体钢的制备方法，所述制备方法的工艺参数以及步骤与应用例1相同。
性能测试
对应用例1-10以及对比应用例1-9所得贝氏体钢的力学性能(抗拉强度、屈服强度、延伸率以及常温冲击韧性)进行测试，测试方法为采用外能拉伸试验机，采用标准拉伸试样，根据国标规定进行测试。
所得测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002809070390000161
由表2可知，本发明提供的贝氏体钢的组成以及制备方法相互协同，使制备得到的贝氏体钢的抗拉强度≥1200MPa、屈服强度≥1000MPa、延伸率≥15％且常温冲击韧性≥150J/cm2，满足作为钢轨的要求。
由应用例10可知，当V+C+N的含量超过0.55wt％时，所得贝氏体钢的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及常温冲击韧性均存在较为明显的降低。而由对比应用例1-9可知，本发明所述制备方法需要与所述贝氏体钢的组成相互配合，当贝氏体钢中C、N、V与Si等组分的含量偏离范围时，所得贝氏体钢的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及常温冲击韧性难以同时达到应用例1中贝氏体钢的性能。
综上所述，本发明所述贝氏体钢中的C含量无需过低，通过C、V与N的配合即可使制备得到的贝氏体钢兼具强度与韧性的要求，且原料成本较低，对杂质含量的控制要求不高仅需使O的含量≤20ppm、S的含量≤20ppm、H的含量≤4ppm且P的含量≤20ppm即可；本发明所述制备方法操作简单，通过与贝氏体钢中组分含量的配合，使制备得到的贝氏体钢的抗拉强度≥1200MPa，屈服强度≥1000MPa，延伸率≥15％，常温下的冲击韧性≥150J/cm2。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种贝氏体钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述贝氏体钢由以下成分组成：C0.20-0.30wt％，Si 0.3-1wt％，Mn 1.5-1.8wt％，Cr 0.4-0.7wt％，Mo 0.15-0.25wt％，Ni0.8-1.4wt％，V 0.12-0.15wt％，N 100-150ppm，余量为Fe以及不可避免的杂质，所述不可避免的杂质包括O、S、H与P，所述O的含量≤20ppm，所述S的含量≤20ppm，所述H的含量≤4ppm，所述P的含量≤20ppm；
所述贝氏体钢采用如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；
(3)缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至第一温度，进行第一保温，得到第一处理料；所述第一温度为240-250℃；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至第二温度，得到第二处理料，所述第二温度为300-350℃；
(5)冷却步骤(4)所得第二处理料至第三温度，第二保温后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述第三温度为210-230℃。
2.根据权利要求1所述的贝氏体钢，其特征在于，所述贝氏体钢由以下成分组成：C0.22-0.27wt％，Si 0.5-0.7wt％，Mn 1.6-1.8wt％，Cr 0.4-0.6wt％，Mo 0.18-0.21wt％，Ni 1-1.2wt％，V 0.12-0.14wt％，N 120-150ppm，余量为Fe以及不可避免的杂质。
3.一种如权利要求1或2所述的贝氏体钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；
(3)缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至第一温度，进行第一保温，得到第一处理料；所述第一温度为240-250℃；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至第二温度，得到第二处理料，所述第二温度为300-350℃；
(5)冷却步骤(4)所得第二处理料至第三温度，第二保温后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述第三温度为210-230℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的温度为1100-1250℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的温度为1150-1200℃。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的保温时间为60-100min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1000-1100℃。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述缓冷的降温速率为0.2-0.5℃/s。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第一保温的时间为10-12h。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述冷却的降温速率为0.1-0.3℃/s。
11.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述第二保温的时间为5-8h。
12.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述回火处理的温度为400-480℃。
13.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述回火处理的保温时间为6-12h。
14.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量调配所述贝氏体钢的原料，并采用炼钢工艺进行依次进行转炉冶炼、LF精炼与连铸，得到铸坯；
(2)对步骤(1)所得铸坯依次进行加热、开坯、粗轧与精轧，得到所需贝氏体钢坯；所述加热为加热至1100-1250℃并保温60-100min；所述精轧后所得贝氏体钢坯的温度为1000-1100℃；
(3)以0.2-0.5℃/s的降温速率缓冷步骤(2)所得贝氏体钢坯至240-250℃，保温10-12h，得到第一处理料；
(4)加热步骤(3)所得第一处理料至300-350℃，得到第二处理料；
(5)以0.1-0.3℃/s的降温速率冷却步骤(4)所得第二处理料至210-230℃，保温5-8h后自然冷却至室温，回火处理后得到所述贝氏体钢；所述回火处理的温度为400-480℃，所述回火处理的保温时间为6-12h。
15.一种如权利要求1或2所述贝氏体钢作为钢轨的用途。
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