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1、(10)申请公布号 CN 104357747 A (43)申请公布日 2015.02.18 C N 1 0 4 3 5 7 7 4 7 A (21)申请号 201410589240.X (22)申请日 2014.10.27 C22C 38/32(2006.01) C21D 6/00(2006.01) C21D 1/18(2006.01) (71)申请人中国科学院金属研究所 地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路 72号 (72)发明人胡小锋 闫德胜 戎利建 韩仲景 姜海昌 赵明久 (74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事 务所(特殊普通合伙) 21234 代理人张志伟 (54) 发明。
2、名称 一种微合金化锰硼合金钢及其热处理方法和 应用 (57) 摘要 本发明涉及锰硼合金钢领域，具体说是一 种微合金化锰硼合金钢及其热处理方法和应 用。按重量百分计，该锰硼合金钢的成分为：C 0.250.35；Si 0.100.40；Cr 0.100.30； Mn 1.01.50；Al 0.010.10；Ti 0.01 0.06；B 0.00100.0050；(Nb+V)0.030.15； S0.020；P0.020；Fe余量。该锰硼合金钢的 热处理方法为：860960奥氏体化，保温5 30min后直接水淬至室温，获得全马氏体组织。与 现有商业用超高强锰硼合金钢(30MnB5钢)相比， 本发明通。
3、过微合金技术，添加微量元素(Nb+V)， 细化晶粒，析出细小弥散的合金碳化物，获得强度 更高、韧性更好的锰硼合金钢。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104357747 A CN 104357747 A 1/1页 2 1.一种微合金化锰硼合金钢，其特征在于，按重量百分计，该锰硼合金钢的成分为： C0.250.35；Si0.100.40；Cr0.100.30；Mn1.01.50；Al0.010.10；Ti0.01 0.06；B0.00100.0。
4、050；(Nb+V)0.030.15；S0.020；P0.020；Fe余量。 2.根据权利要求1所述的微合金化锰硼合金钢的热处理方法，其特征在于：该微合金 化锰硼合金钢在860960奥氏体化，保温530min后水淬至室温。 3.根据权利要求2所述的微合金化锰硼合金钢的热处理方法，其特征在于：经过热处 理后，获得全马氏体组织，其断裂强度在1850MPa以上，屈服强度在1490MPa以上，常温冲击 功达13J。 4.根据权利要求1至3之一所述的微合金化锰硼合金钢的应用，其特征在于：该微合 金化锰硼合金钢作为耐磨材料，在农用机械或矿石机械领域获得应用。 权 利 要 求 书CN 104357747 A。
5、 1/3页 3 一种微合金化锰硼合金钢及其热处理方法和应用 技术领域 0001 本发明涉及锰硼合金钢领域，具体说是一种微合金化锰硼合金钢及其热处理方法 和应用。 背景技术 0002 锰硼合金钢是为了适应汽车工业发展的需要而被开发出来的一种高强度合金钢， 是汽车轻量化、节能环保的重要技术手段和发展方向。该合金钢因添加了微量的硼元素， 提高了合金钢的淬透性，然后利用热冲压成行技术，将汽车薄板的成形和淬火同步进行，解 决了高强度钢冷变形困难的问题，从而可获得表面质量好、无回弹变形的汽车构件，同时因 获得了均匀的马氏体组织而保证了合金钢具有足够高的强度。如：瑞典SSAB公司开发的 Docol Boro。
6、n 02、Docol Boron 04热轧和冷轧板，Arcelor公司研制的USIBOR1500镀锌或 镀Al-Si钢板，以及我国宝钢集团研制开发的B1500HS(冷轧板)、BR1500HS(热轧板)无镀 层钢板，这些钢板均为22MnB5，主要应用于汽车的防撞和承重部件，如A、B、C柱，车门防撞 杆和保险杠等部件，目前已经在迈腾、沃尔沃、奥迪等轿车上得到实际应用。 0003 出于对汽车降低能耗减少自重的目标，有发展更高强度锰硼合金钢的需要。更高 强度的锰硼合金钢(如30MnB5)虽然有更高的强度(可达1800MPa)，但由于其韧性较差，容 易发生断裂，影响使用安全性。 发明内容 0004 本发。
7、明的目的在于提供一种具有超高强度、同时韧性较好的微合金化锰硼合金钢 及其热处理方法。在现有商用超高强锰硼合金钢的基础上，通过微合金化技术，添加微合金 化元素Nb、V，细化晶粒，析出细小分散的合金碳化物，从而获得强度有提高、韧性有增加的 微合金化锰硼合金钢。 0005 本发明的技术方案是： 0006 一种微合金化锰硼合金钢，按重量百分计，该锰硼合金钢的成分为：C 0.25 0.35；Si 0.100.40；Cr 0.100.30；Mn 1.01.50；Al 0.010.10；Ti 0.01 0.06；B 0.00100.0050；(Nb+V)0.030.15；S0.020；P0.020；Fe余量。
8、。 0007 所述的微合金化锰硼合金钢的热处理方法，该微合金化锰硼合金钢在860 960奥氏体化，保温530min后水淬至室温。经过热处理后，获得全马氏体组织，其断裂 强度在1850MPa以上，屈服强度在1490MPa以上，常温冲击功达13J。 0008 所述的微合金化锰硼合金钢的应用，该微合金化锰硼合金钢作为耐磨材料，在农 用机械或矿石机械领域获得应用。 0009 本发明的设计思想如下： 0010 本发明提供强度更高、韧性更好的锰硼合金钢，通过加入微量的Nb、V元素，控制 这两种合金元素的添加总量。Nb、V都是强碳化物形成元素，不仅其碳化物形成能力强，而且 形成的碳化物高温稳定性好，在奥氏体。
9、化过程中有阻碍原奥晶粒长大的作用，细化晶粒对 说 明 书CN 104357747 A 2/3页 4 锰硼合金钢的强度、韧性均有利。此外，Nb、V析出的碳化物具有尺寸细小、分布弥散的特点， 从而起到很好的弥撒强化效果。因此，微合金化后的锰硼合金钢强度、韧性均有提高。Nb、V 的含量不能过高，否则析出的碳化物偏多，会影响锰硼合金钢的冲击韧性。因此，在本发明 合金中，Nb+V的含量控制在0.030.15wt，Nb+V的含量优选为0.060.13wt。当Nb 和V同时存在并协同作用时，Nb的含量优选为0.020.06wt，V的含量优选为0.04 0.07wt。 0011 本发明的优点及有益效果在于： 。
10、0012 1、本发明微合金化锰硼合金钢的成分设计易于实施，添加的微量元素Nb、V，可细 化晶粒，析出细小弥散的碳化物，对锰硼合金钢的强度和冲击韧性都有利。由于添加的微量 元素Nb、V量较少，基本不影响锰硼合金钢的成本。 0013 2、本发明采用的热处理方法是常规的淬火工艺，容易实现。采用高温奥氏体化后， 迅速水淬即可得到全马氏体组织。 0014 3、本发明微合金化锰硼合金钢的强韧性好，与现有的锰硼合金钢相比，其断裂 强度可达到1850MPa以上(18501900MPa)，屈服强度可达到1490MPa以上(1490 1550MPa)，最重要的是冲击韧性不低于13J，提高了30。 0015 4、本。
11、发明微合金化锰硼合金钢由于具有较高的强度和韧性，能够进一步提高其实 用安全性，在汽车工业和耐磨材料领域有较好的应用前景。特别是，该微合金化锰硼合金钢 的合金用量少，成本低，高的强度和好的耐冲击性能使其作为耐磨材料可在农用机械、矿石 机械等领域获得应用。 附图说明 0016 图1为加Nb后锰硼合金钢(成分3)的低倍(a)和高倍(b)微观结构图，全为马 氏体组织。 具体实施方式 0017 下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。 0018 在本发明实施例中，微合金化锰硼合金钢采用真空感应炉冶炼，真空浇铸后得到 25kg的铸锭。将钢锭锻造成35mm厚板材，然后热轧成6mm的板。
12、材。热处理采用奥氏体化 温度均为950，保温20min，然后水淬。对热处理后的实施例锰硼合金钢进行力学性能 测试，拉伸试验采用的是片状拉伸试样，而冲击试样采用的Charpy V型缺口半尺寸试样 (55mm10mm5mm)，上述测试均在室温下进行。实施例微合金化锰硼合金钢的成分和力学 性能分别如表1、表2所示，其中成分1为商业用超高强锰硼合金钢(30MnB5)的合金成分， 用于进行对比分析，而其中4种合金成分分别进行了Nb、V的微合金化，控制(Nb+V)的总含 量不大于0.15，最后一种合金的(Nb+V)含量较高，用于做对比试验分析。图1所示为成 分3添加Nb元素后，锰硼合金钢的低倍和高倍微观组。
13、织图，由马氏体组成。 0019 从实施例性能测试结果可看出，成分1的断裂强度为1800MPa，冲击功为10J。分 别添加V(成分2)、Nb(成分3)，或(Nb+V)(成分4、5)后的锰硼合金钢，其断裂强度最低为 1850MPa，屈服强度最低为1497MPa，冲击功均为13J，分别提高了50MPa和3J。总体而言，随 着(Nb+V)含量的增加，其强度略高，但冲击韧性变化不大。但当(Nb+V)添加量较大时(成 说 明 书CN 104357747 A 3/3页 5 分6)，虽然锰硼合金钢的强度继续提高，但其冲击功开始下降到8J。因此，Nb、V单独添加 或组合添加的微合金化效果明显，对提高强度和韧性均。
14、有好处，但添加量不能过多，否则会 降低锰硼合金钢的冲击性能。 0020 表1 本发明实施例低合金高强度钢的化学成分(wt.，Fe余量) 0021 成分C Si Mn Cr Al Ti S P B V Nb 成分1 0.30 0.26 1.28 0.22 0.033 0.034 0.008 0.007 0.0029 - - 成分2 0.28 0.25 1.14 0.21 0.041 0.033 0.009 0.006 0.0031 0.098 - 成分3 0.29 0.24 1.29 0.20 0.040 0.037 0.008 0.007 0.0030 - 0.12 0022 成分4 0.27。
15、 0.29 1.18 0.19 0.035 0.040 0.007 0.009 0.0027 0.055 0.07 成分5 0.29 0.26 1.27 0.22 0.033 0.032 0.008 0.006 0.0033 0.028 0.04 成分6 0.28 0.27 1.26 0.21 0.037 0.035 0.007 0.007 0.0032 0.11 0.09 0023 表2 本发明实施例低合金高强度钢的力学性能 0024 成分断裂强度 b /MPa屈服强度 0.2 /MPa冲击功A kV /J 成分1 1802 1471 10 成分2 1866 1521 13 成分3 1856。
16、 1497 13 成分4 1889 1519 13 成分5 1850 1521 13 成分6 1902 1565 8 0025 实施例结果表明，本发明采用微合金化技术，通过添加微量的Nb、V合金元素，在 提高锰硼合金钢强度的同时，也可一定程度提高其冲击性能。事实上，作为一种高强度的合 金钢，除含较多的Mn外，无其它贵重金属，仅含有少量的Cr，材料的成本不高。因此，如果 锰硼合金钢在强度高的同时，仍能具有较好的耐冲击性能，则该合金钢在其它领域有许多 潜在应用，比如作为耐磨材料可在农用机械、矿石机械等领域得到应用。经过热处理后，获 得了全马氏体组织，其断裂强度在1850MPa以上，屈服强度在1490MPa以上，常温冲击功达 13J(半尺寸V口冲击试样)，两项指标均比30MnB5锰硼合金钢有提高。 说 明 书CN 104357747 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 104357747 A 。