專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含鋁、硼高強(qiáng)度微合金鋼的生產(chǎn)工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度微合金鋼的生產(chǎn)工藝方法，屬于國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)C22C38/00。
目前許多國(guó)家針對(duì)屈服強(qiáng)度大于800MPa的低合金鋼開(kāi)展了相應(yīng)的研究，主要目標(biāo)是通過(guò)鋼質(zhì)潔凈化、組織超細(xì)化和超均質(zhì)化使鋼的強(qiáng)度和壽命大幅度提高。根據(jù)A.Sato，Research project on innovativesteels in Japan(STX-21 project)，Proc.of The International Workshop onThe Innovative Structural Materials For Infrastructure in 21stCentury，2000，Tsukuba，Japan，1-10文獻(xiàn)報(bào)道，日本在低合金鋼中獲得了抗拉強(qiáng)度達(dá)到700MPa和屈服強(qiáng)度超過(guò)600MPa的超細(xì)晶粒試驗(yàn)鋼，其成分為0.05％C-0.01％Si-1.95％Mn-0.032％Al，主要途徑為在低溫(913K)進(jìn)行多道次軋制然后水冷，得到1μm以下的鐵素體和馬氏體混合超細(xì)晶粒。由于采取低溫大壓下量，所以對(duì)于軋機(jī)的性能要求很高并且軋制過(guò)程中能耗較大。另根據(jù)W.P.Lee，Development ofhigh performance structural steels for 21stcentury，Proc.of TheInternational Workshop on The Innovative Structural Materials ForInfrastructure in 21stCentury，2000，Tsukuba，Japan，33-36文獻(xiàn)報(bào)道，韓國(guó)800MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼課題在2.3mm厚鋼板中獲得了尺寸為2.3μm的鐵素體和貝氏體組織，抗拉強(qiáng)度達(dá)到765MPa，屈服強(qiáng)度600MPa。主要途徑為增加奧氏體低溫大變形量，提高相變驅(qū)動(dòng)力。日本和韓國(guó)的研究結(jié)果均存在一個(gè)問(wèn)題即超高強(qiáng)度鋼在強(qiáng)度提高的同時(shí)，屈強(qiáng)比也增高，而均勻塑性應(yīng)變降低。并且采用低溫大變形量工藝，生產(chǎn)過(guò)程中能耗大，生產(chǎn)效率低。
本發(fā)明的目的在于通過(guò)加入微量的Al和B改變工藝控制制度得到形變誘導(dǎo)多相組織鋼，保證在鋼的強(qiáng)度提高的同時(shí)屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比較低，并同時(shí)提高終軋溫度，降低冶煉及軋制過(guò)程中的能耗和生產(chǎn)成本。
本發(fā)明微合金鋼是在普通低碳含錳鋼成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行微合金化，加入0.06～0.3％Al和15～80ppmB，并控制C含量在0.04～0.08％，其主要成分設(shè)計(jì)如下(重量百分比％)C0.04～0.08％，Mn1.8～2.6％，Nb0.03～0.06％，Ti≤0.03％，Al0.06～0.3％，B15～80ppm。
本發(fā)明所采用的變形工藝制度為鋼坯在1180℃-1200℃，保溫30～50min，使得微合金元素完全固溶，以便在軋制和熱處理過(guò)程中充分發(fā)揮微合金元素的作用。開(kāi)軋溫度為1020℃～1100℃，總變形量大于80％，每道次變形量不小于25％，終軋溫度為780℃～870℃，軋后直接進(jìn)行淬水處理。
本發(fā)明的碳含量控制在0.04～0.08％，錳含量在1.8～2.6％范圍內(nèi)，使其在所設(shè)計(jì)的變形工藝條件下誘導(dǎo)出一定含量的超細(xì)鐵素體組織。0.03～0.06％的Nb的加入可在奧氏體區(qū)發(fā)生形變誘導(dǎo)析出，提高了奧氏體非再結(jié)晶溫度，并使奧氏體晶粒細(xì)化。
本發(fā)明利用奧氏體非再結(jié)晶區(qū)軋制，在鋼坯表面層誘發(fā)一定量的超細(xì)鐵素體而心部為變形的奧氏體，在隨后的快冷過(guò)程中，表面層1/6～1/4厚度或直徑范圍內(nèi)的超細(xì)鐵素體被保留下來(lái)，得到形變誘導(dǎo)的超細(xì)鐵素體組織，而心部變形奧氏體大部分轉(zhuǎn)化為極細(xì)的馬氏體組織，形成馬氏體、貝氏體和殘留奧氏體的復(fù)合組織。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于是在普通低碳含錳鋼成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行微合金化，合金元素含量少，并且C含量不需控制得太低，減少了冶煉能耗，從而降低了生產(chǎn)成本，又由于提高了終軋溫度，軋后直接進(jìn)行淬水處理，無(wú)須熱處理過(guò)程，使得鋼材的生產(chǎn)效率高，能耗低，同時(shí)微合金元素在加熱、變形及冷卻過(guò)程中的作用對(duì)微合金鋼進(jìn)行組織控制，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)鋼板在屈服強(qiáng)度達(dá)到800MPa以上的同時(shí)屈強(qiáng)強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比保持在0.8左右，均勻塑性應(yīng)變?nèi)匀惠^高。延伸率大于11％，具有良好的綜合性能，并且試驗(yàn)鋼的晶粒尺寸小于3μm。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
按表1.所設(shè)計(jì)的成分，用真空感應(yīng)爐冶煉出25Kg鋼錠，然后鍛造成40mm鋼坯，將鍛造的40mm厚鋼坯在1200℃保溫30分鐘，然后進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)。開(kāi)軋溫度為1020℃，具體軋制工藝如表2所示。終軋溫度分別為780℃和870℃。鋼板軋后直接進(jìn)行淬水處理。實(shí)施例的鋼板力學(xué)性能見(jiàn)表3。從表3可見(jiàn)，實(shí)施例的微合金鋼板的屈強(qiáng)強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比分別為0.79和0.81。


圖1a為鋼板表面層的超細(xì)鐵素體組織。
圖1b為鋼板心部馬氏體和殘留奧氏體。
從圖中的組織可以看出，鋼板表面層為具有良好韌性的超細(xì)鐵素體組織，鋼板的心部主要為具有高強(qiáng)度的馬氏體組織，這樣超細(xì)鐵素體和馬氏體的混合組織保證了鋼板具有高強(qiáng)度和良好韌性的綜合性能。
表1.本發(fā)明實(shí)驗(yàn)鋼的成分(wt％)
表2.鋼板的軋制工藝
表3.本發(fā)明實(shí)驗(yàn)鋼板的力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度微合金鋼的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于鋼坯在1180℃-1200℃，保溫30～50min，開(kāi)軋溫度為1020℃～1100℃，總變形量大于80％，每道次變形量不小于25％，終軋溫度為780℃～870℃，軋后直接進(jìn)行淬水處理。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度微合金鋼，其特征在于成分主要組成為(重量百分比)C0.04～0.08％，Mn1.8～2.6％，Nb0.03～0.06％，Ti≤0.03％，Al0.06～0.3％，B15～80ppm。
全文摘要
一種高強(qiáng)度微合金鋼的生產(chǎn)工藝方法，通過(guò)在普通低碳含錳鋼成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行微合金化，加入0.06～0.3％Al和15～80ppmB，并控制C含量在0.04～0.08％，改變工藝控制制度得到形變誘導(dǎo)多相組織鋼，保證在鋼的強(qiáng)度提高的同時(shí)屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比較低，并同時(shí)提高終軋溫度，降低冶煉及軋制過(guò)程中的能耗和生產(chǎn)成本。采用本發(fā)明的成分及加工工藝的鋼材屈服強(qiáng)度在800Mpa以上，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度之比在0.8左右，延伸率大于11％，具有優(yōu)良的綜合性能。
文檔編號(hào)C22C38/06GK1398999SQ0112349
公開(kāi)日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2001年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者柳得櫓, 傅杰, 康永林, 王元立, 孫建林, 李晶, 周德光, 張艷, 王艷麗, 陳南京 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)