CN114686664B - 一种高强度d6a细晶钢的复合制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，属于材料技术领域，利用传统的真空感应熔炼技术，利用旋转锻造成形技术和热处理工艺，通过控制初段温度、终锻温度、旋锻总变形量制备出不同尺寸的样品。通过控制退火、回火、淬火温度次数和保温时间以控制铁素体晶粒细化和碳化物的析出，使D6A钢具有微米级别晶粒以及优异的综合力学性能，该材料在保证一定的塑性的同时具有高屈服强度和抗拉强度，并且制得的钢中的合金元素含量较少，大大的节约了生产成本。

Description

一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法。
背景技术
D6A钢作为一种中碳低合金高强度钢，其具有强度高、生产成本低、生产工艺简单、应 用广泛且能够满足各种工程结构要求等优点，目前已广泛应用于航空发动机曲轴、飞机起落 架、压力容器等方面。然而，随着国防及军事领域技术现代化的发展，我国生产的D6A钢已 经不能满足该工业领域发展对高性能钢铁材料的需求。主要存在的困难是钢材的强韧性、材 料焊接性能、耐腐蚀性能、寿命、成本等无法达到需求标准。因此，对于D6A钢的组织及力 学性能研究具有深远意义。
D6A钢作为工程材料的低合金高强度，其合金成分多样，微合金析出物在加工、热处理 及形变过程中的析出行为及其对材料的强度、塑性的影响重大。通过采取细晶强化、析出强 化以及改进锻造工艺和热处理制度等方法可以有效地实现D6A钢优异的组织和力学性能。现 阶段，制备超细晶钢的关键技术主要有四种。分别为大塑性变形制备技术、热处理制备技术、 形变诱导铁素体相变制备技术、微合金化制备技术。钢铁材料领域的超细晶制备技术一直受 到制备技术应用范围的限制而发展缓慢。在实际生产中，通常金属材料的细化晶粒主要是通 过传统的塑性变形加工与随后的热处理工艺来实现的。例如对D6A钢进行两相区轧制及退火 处理制备出晶粒尺寸为410～780nm的铁素体和纳米级球状渗碳体组织，实验钢抗拉强度为 1022～1273MPa，延伸率为16.8～20.2％(王鹏杰，轧制-等温制备超细晶D6A钢的微观组织与 力学性能，沈阳：东北大学，2016)。
目前通过轧制及退火方法制备出的D6A钢具有良好的力学性能，但通过传统轧制手段制 备出的产品通常板厚较薄。因此，通过轧制手段所得到的材料只适用于尺寸较小零部件的应 用，而并不能满足尺寸较大零件的应用。所以同为大塑性变形的旋转锻造手段得到了广泛关 注。
此外，部分学者通过改变热处理制度制备出超细晶钢。传统的细化晶粒方法主要通过淬 火实现。该方法虽然可以细化晶粒，但其细化晶粒程度并不明显。因此，循环淬火制备超细 晶钢的热处理工艺被提出。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法， 目的是通过合理的大塑性变形技术及热处理手段，使所制备的D6A细晶钢显微组织为铁素体 和球状碳化物。铁素体的存在为其提供一定的塑性，而碳化物的存在保证了其强度。因此， 本发明方法制得的D6A细晶钢在保证一定塑性的同时具有高屈服强度和抗拉强度。
所述高强度D6A细晶钢的复合制备方法，按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A细晶钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为：0.35～0.45％， Si：0.14～0.18％，Mn：0.70～0.80％，Mo：1.01～1.08％，Cr：1.0～1.05％，Ni：0.005～0.007％， V：0.07～0.1％，N：0.002～0.006％，Al：0.01～0.04％，P≤0.015％，S≤0.006％，余量为Fe和不 可避免杂质；并浇铸制成直径为90-110mm的具有原始粗晶的铸锭；其微观结构为珠光体和 铁素体所组成的双相组织，原始奥氏体晶粒尺寸25～35μm，屈服强度560±10MPa，抗拉强度 868±10MPa，延伸率为20±0.5％；
原始D6A钢其组织为铁素体+珠光体双相组织。虽然其延伸率较高，但其强度并不能够 满足工程结构要求。因此本发明通过控制旋锻后的直径得到不同尺寸的样品，控制退火温度 以及保温时间以调整D6A钢的硬度。控制淬火、回火加热温度以及保温时间D6A的组织由 珠光体+铁素体转变为铁素体+粒状渗碳体，从而提高其强度以满足尺寸与工程结构要求。
将制得的具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10～140℃， 终锻直径为原始铸锭直径的40～60％；
将经过一次旋锻后的锻件于900±20℃保温30～40min，空冷至室温，后于770±20℃保温 30～40min随炉冷却至710±20℃保温30～40min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温，降低锻 件硬度，为后续旋转锻造的可行性提供保证；
将热处理后的锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～125℃，得到的 锻件直径为经过一次旋锻后的锻件直径的25.5～50.5％；其中，旋锻温度会随着旋锻直径的减 小逐渐从10℃升高至125℃；
将经过二次旋锻后的锻件重复2～4次820±20℃保温3～5min，油冷至室温的操作，然后于 540～610℃保温10～20min，空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。
按本发明方法制得的高强度D6A细晶钢，其微观组织为铁素体与粒状渗碳体所组成的双 相组织，且粒状渗碳体均匀分布在铁素体基体上。晶粒尺寸为1～4μm，屈服强度1279～1453MPa， 抗拉强度1354～1555MPa，延伸率10-13％。
本发明制备工艺关键点：
本发明通过JMatPro软件对本发明成分的D6A钢进行Ac1、Ac3相变点的模拟，根据模拟结果设计热处理工艺，包括退火软化、循环淬火工艺(见图2)。由图2可以得出本发明 D6A钢的Ac1、Ac3分别为752℃与782℃。
退火软化工艺：
对于本发明的D6A中碳低合金钢而言选择温度范围较高的球化加热温度，一般为Ac1以 上25～35℃。当加热温度过低，接近或低于Ac1时，实验钢很可能没有发生奥氏体转变，球 化速度极慢，钢的硬度偏高。当加热温度高于Ac1以上25～35℃时，球化比较均匀和完全， 钢的硬度较低。当加热温度过高，接近或高于Ac3时，碳化物已大部分熔解，残留碳化物很 少，奥氏体成分比较均匀，最终又出现了片状组织，钢的硬度又会偏高。而对于本发明的D6A 中碳低合金钢来说，为了获得低硬度和良好的冷成形加工性能，等温温度可选择接近临界温 度下的较高温度，这是因为碳含量较低的钢球化时，碳化物的聚集要比高碳钢困难，较高的 等温温度不会发生碳化物的强烈聚集而影响机械性能，但却可以得到较低的硬度，有利于冷 成形加工。因此等温温度选择在Ac1以下20～30℃。在实际生产中，考虑到工件氧化等因素， 一般等温后炉冷到550℃左右，然后空冷至室温。
循环淬火+高温回火工艺：
淬火的温度选择以相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒。对于本发 明的D6A中碳低合金钢而言，加热温度为Ac3温度以上30～50℃。若加热温度高度Ac1或低 于Ac3温度，则高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全淬火。且随着淬 火次数的增加，晶粒愈细小，当循环超过一定次数以后，晶粒尺寸将不再发生变化。因此本 发明选择的循环淬火次数为2～4次，优选3次。淬火后通常要进行回火处理，对于本发明的 D6A中碳低合金钢而言，采用调质处理工艺，即淬火后高温回火，具有优良的综合力学性能。 其回火温度在540～610℃之间。
本发明的关键点：
1、利用传统的真空感应熔炼技术，利用旋转锻造成形技术和热处理工艺，通过控制初段 温度、终锻温度、旋锻总变形量制备出不同尺寸的样品。通过控制退火、回火、淬火温度次 数和保温时间以控制铁素体晶粒细化和碳化物的析出。
2、目前获取D6A细晶钢的大塑性变形手段主要是热轧+温轧，而对于锻造方面的研究至 今还并没有出现。旋转锻造与轧制相比，锻件的各向同性要远远高于轧件的各向同性，所以 锻件的寿命要远远高于轧件。通常来说，轧制后钢板的厚度较薄，因此只适合于少量尺寸较 小、形状简单零部件的使用。而对于一些关键件、承受较大载荷或冲击的工件、形状复杂或 要求非常严格的工件，还是必须要采用锻造的工艺进行加工的。所以，旋转锻造能够满足大 部分工程结构要求。本发明利用旋转锻造的大塑性变形手段制备出圆柱形锻件。
3、由于本发明采用室温旋转锻造手段，旋锻直径减小至一定程度时若继续加工可能会造 成锻件开裂现象出现，所以不便于继续加工。因此，要对锻件进行退火软化处理。本发明的 退火软化工艺是根据D6A钢所具有的中碳低合金的特性进行设计的，并且能够达到软化的目 的。与未退火软化的锻件相比，经退火软化后的锻件硬度降低约100HV。
4、通过控制D6A钢铁素体晶粒长大和碳化物的析出，使D6A钢获得有意的综合力学性 能，改材料具有较高的室温屈服强度和抗拉强度，同时保证了韧性，综合性能在类似成分钢 种中处于领先地位。此外，D6A中的合金元素含量较低，在节约成本的同时也可以得到优异 的综合力学性能。
本发明的有益效果：
本发明所提供的一种具有高强度的D6A细晶钢材料的复合制备方法，利用传统的真空感 应熔炼技术，利用旋转锻造成形技术和热处理工艺，通过控制初段温度、终锻温度、旋锻总 变形量制备出不同尺寸的样品。通过控制退火、回火、淬火温度次数和保温时间以控制铁素 体晶粒细化和碳化物的析出，使D6A钢具有优异的综合力学性能，该材料在保证一定的塑性 的同时具有高屈服强度和抗拉强度，并且制得的钢中的合金元素含量较少，大大的节约了生 产成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图；
图2为本发明高强度D6A细晶钢Ac1、Ac3相变点的模拟图；
图3为本发明实施例1-4中的高强度D6A细晶钢以及原始铸锭的室温拉伸工程应力-应变 曲线图；
图4为本发明实施例1中D6A细晶钢原始组织图；
图5为本发明实施例1中D6A细晶钢退火软化后组织；
图6为本发明实施例1中制得的高强度D6A细晶钢微观组织形貌图和IPF图；图(a)微观组织形貌图，图(b)IPF图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和实例对本发明做更全面、细致地描述， 应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，但本发 明的保护范围并不限于以下具体实施例，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的 技术特征可以相互组合。
本发明实施例中采用的旋锻设备为X50精密旋锻机。
本发明实施例中加热和保温采用箱式电阻炉。
本发明实施例中的高强度D6A细晶钢旋锻后最终直径分别为25mm及35mm。
本发明实施例中观测微观组织采用的设备型号为JSM-6510A扫描电子显微镜。
本发明实施例中IPF图尺寸观测采用的设备型号为UL TRA55场发射扫描电子显微镜。
本发明实施例中冷却介质为淬火油。
本发明实施例中拉伸试验测试设备型号为AG-XPLUS100KN电子万能试验机。
实施例1
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，工艺流程如图1所示，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成直径为100mm具 有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体(见图4)，晶粒尺寸约为34μm，屈 服强度560±10MPa，抗拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。(图3五边形曲线)
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温30min，空冷至室温。后于770±20℃保温30min随 炉冷却至710±20℃保温30min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后的直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～100℃，终锻直径为25mm，变形量为50±0.5％。经退火软化处理后其显微组织仍为珠光体和铁素体双相组织但可以发现晶粒发生细化(图5)
将直径25mm锻件于820±20℃保温3min，油冷至室温，重复三次，于550±10℃保温10min， 空冷至室温，制成高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1382MPa，抗拉强度为1524MPa，延 伸率为10.0％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布 在铁素体基体上，晶粒尺寸为1～3μm。其微观组织如图6(a)所示，经过循环淬火+高温回 火后其显微组织转变为铁素体+粒状渗碳体；IPF图如图6(b)所示，工程应力-应变曲线如 图3(正方形曲线)所示。
实施例2
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成直径为100mm具 有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度 560±10MPa，抗拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温35min，空冷至室温。后于770±20℃保温35min随 炉冷却至710±20℃保温35min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～100℃， 终锻直径为25mm，变形量为50±0.5％。
将直径25mm锻件于820±20℃保温5min，油冷至室温，重复三次，于550±10℃保温20min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1298MPa，抗拉强度为1413MPa，延 伸率为11.3％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布 在铁素体基体上，晶粒尺寸为1～3μm，工程应力-应变曲线如图3(菱形曲线)所示。
实施例3
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温30min，空冷至室温。后于770±20℃保温30min随 炉冷却至710±20℃保温30min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～45℃， 终锻直径为35mm，变形量为30±0.5％。
将直径35mm锻件于820±20℃保温3min，油冷至室温，重复三次，于550±10℃保温10min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1453MPa，抗拉强度为1555MPa，延 伸率为9.5％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布在 铁素体基体上，晶粒尺寸为2～4μm，工程应力-应变曲线如图3(三角形曲线)所示。
实施例4
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温35min，空冷至室温。后于770±20℃保温35min随 炉冷却至710±20℃保温35min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～45℃， 终锻直径为35mm，变形量为30±0.5％。
将直径35mm锻件于820±20℃保温5min，油冷至室温，重复三次，于550±10℃保温20min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1349MPa，抗拉强度为1467MPa，延 伸率为10.7％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布 在铁素体基体上，晶粒尺寸为2～4μm，工程应力-应变曲线如图3(圆形曲线)所示。
实施例5
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温30min，空冷至室温。后于770±20℃保温30min随 炉冷却至710±20℃保温30min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～100℃， 终锻直径为25mm，变形量为50±0.5％。
将直径25mm锻件于820±20℃保温3min，油冷至室温，重复三次，于600±10℃保温10min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1286MPa，抗拉强度为1447MPa，延 伸率为11.4％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布 在铁素体基体上，晶粒尺寸为1～3μm。
实施例6
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温35min，空冷至室温。后于770±20℃保温35min随 炉冷却至710±20℃保温35min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～100℃， 终锻直径为25mm，变形量为50±0.5％。
将直径25mm锻件于820±20℃保温5min，油冷至室温，重复三次，于600±10℃保温20min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1279MPa，抗拉强度为1354MPa，延 伸率为12.2％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布 在铁素体基体上，晶粒尺寸为1～3μm。
实施例7
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温30min，空冷至室温。后于770±20℃保温30min随 炉冷却至710±20℃保温30min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～45℃， 终锻直径为35mm，变形量为30±0.5％。
将直径35mm锻件于820±20℃保温3min，油冷至室温，重复三次，于600±10℃保温10min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1309MPa，抗拉强度为1435MPa，延 伸率为10.1％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布 在铁素体基体上，晶粒尺寸为2～4μm。
实施例8
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径100mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～140℃，终锻直径为50mm，变形量为50±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温35min，空冷至室温。后于770±20℃保温35min随 炉冷却至710±20℃保温35min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～45℃， 终锻直径为35mm，变形量为30±0.5％。
将直径35mm锻件于820±20℃保温5min，油冷至室温，重复三次，于600±10℃保温20min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。其屈服强度为1286MPa，抗拉强度为1364MPa，延 伸率为11.8％。微观组织为铁素体及粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布 在铁素体基体上，晶粒尺寸为2～4μm。
实施例9
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径110mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～115℃，终锻直径为60mm，变形量为45±0.5％。
将直径60mm锻件于900±20℃保温40min，空冷至室温。后于770±20℃保温40min随 炉冷却至710±20℃保温40min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径60mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～125℃， 终锻直径为30mm，变形量为50±0.5％。
将直径30mm锻件于820±20℃保温4min，油冷至室温，重复三次，于600±10℃保温10min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。
实施例10
一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，具体按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，其成分按质量百分比含量为C：0.43％，Si： 0.17％，Mn：0.73％，P：0.012％，Mo：1.01％，Cr：1.05％，Ni：0.004％，V：0.09％，N：0.004％，Al：0.03％，S：0.004％，余量为Fe和不可避免杂质。并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；铸锭的微观结构为铁素体和珠光体，晶粒尺寸约为34μm，屈服强度560±10MPa，抗 拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5％。
在室温将直径90mm具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制 在10℃～115℃，终锻直径为50mm，变形量为44±0.5％。
将直径50mm锻件于900±20℃保温30min，空冷至室温。后于770±20℃保温30min随 炉冷却至710±20℃保温30min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温。降低锻件硬度，为后续 旋转锻造的可行性提供保证。
将热处理后直径50mm锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃～125℃， 终锻直径为20mm，变形量为60±0.5％。
将直径20mm锻件于820±20℃保温3min，油冷至室温，重复三次，于600±10℃保温10min， 空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢。

Claims (4)

1.一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
在保护气氛条件下按D6A钢成分冶炼钢水，并浇铸制成具有原始粗晶的铸锭；
将制得的具有原始粗晶的铸锭沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10~140℃，终锻直径为原始铸锭直径的40~60%；
将经过一次旋锻后的锻件进行热处理；具体操作为：于900±20℃保温30~40min，空冷至室温，后于770±20℃保温30~40min随炉冷却至710±20℃保温30~40min，随炉冷却至550±10℃，空冷至室温；
将热处理后的锻件沿径向进行室温连续旋转锻造，旋锻温度控制在10℃~125℃，得到的锻件直径为经过一次旋锻后的锻件直径的25.5~50.5%；
将经过二次旋锻后的锻件重复2~4次820±20℃保温3~5min，油冷至室温的操作，然后于540~610℃保温10~20min，空冷至室温，制得高强度D6A细晶钢，该D6A细晶钢，微观组织为铁素体与粒状渗碳体所组成的双相组织，且粒状渗碳体均匀分布在铁素体基体上，晶粒尺寸为1~4μm，屈服强度1279~1453MPa，抗拉强度1354~1555MPa，延伸率10-13%。
2.根据权利要求1所述的一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，其特征在于，所述步骤中所述D6A细晶钢成分按质量百分比含量为：0.35~0.45%，Si：0.14~0.18%，Mn：0.70~0.80%，Mo：1.01~1.08%，Cr：1.0~1.05%，Ni：0.005~0.007%，V：0.07~0.1%，N：0.002~0.006%，Al：0.01~0.04%，P≤0.015%，S≤0.006%，余量为Fe和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，其特征在于，所述步骤中浇铸制成的具有原始粗晶的铸锭的直径为90-110mm；其微观结构为珠光体和铁素体所组成的双相组织，原始奥氏体晶粒尺寸25~35μm，屈服强度560±10MPa，抗拉强度868±10MPa，延伸率为20±0.5%。
4.根据权利要求3所述的一种高强度D6A细晶钢的复合制备方法，其特征在于，所述步骤中浇铸制成的具有原始粗晶的铸锭的直径为100mm。
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