專利名稱：屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵材料的制造方法，特別涉及了一種屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
增加材料的強(qiáng)度，以減輕構(gòu)件重量是結(jié)構(gòu)鋼的發(fā)展方向。近年來，在工程機(jī)械、汽車車輛、煤炭機(jī)械等領(lǐng)域開始使用大量高強(qiáng)度鋼取代傳統(tǒng)強(qiáng)度鋼，所用鋼級(jí)越來越高。采用高強(qiáng)度鋼制造工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)件、起重機(jī)的吊臂、汽車的梁結(jié)構(gòu)和自卸車的車體等移動(dòng)設(shè)備的構(gòu)件，都會(huì)明顯減輕設(shè)備自重，減少燃料消耗，提高工作效率，由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)別超高強(qiáng)鋼板目前國內(nèi)尚無鋼鐵企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)。專利申請(qǐng)?zhí)?00510024756介紹了一種屈服強(qiáng)度IlOOMPa以上超高強(qiáng)度鋼板，添加了 Ni、Cr、 Cu、Mo等合金元素，采用的是在線淬火+回火生產(chǎn)工藝。采用在線淬火+回火工藝生產(chǎn)屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼熱軋卷板，主要困難在于需要達(dá)到足夠的冷速得到理想的淬火組織，因此對(duì)軋后冷卻設(shè)備的能力要求極高；另外，由于采用在線淬火工藝，終冷溫度相對(duì)較低，對(duì)卷取機(jī)能力要求高，設(shè)備損耗也相對(duì)較大；在卷板的開平矯直過程中，由于強(qiáng)度高、殘余應(yīng)力大，板形質(zhì)量較難保證，對(duì)開平設(shè)備能力的要求極高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法， 具有工藝路線簡單易實(shí)現(xiàn)，對(duì)設(shè)備能力要求不高的特點(diǎn)。材料調(diào)質(zhì)處理后屈服強(qiáng)度達(dá)到 1100MPa-1200MPa強(qiáng)度級(jí)別，同時(shí)具有良好的延伸率和沖擊韌性，可達(dá)到E級(jí)鋼板性能水平。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分(重量百分比)為C 0. 15 0. 18 % ；Si 0. 20-0. 25 % ；Mn 0. 85 1. 25 % ；Cr 0. 20 0. 60 % ； Mo 0. 45 0. 65% ；V :0. 035 0. 060% ；Nb :0. 015 0. 020% ；Ni 0 0. 55% ；Cu 0 0. 035% ；Al 0. 01 0. 06% ；P 彡 0. 015% ；S 彡 0. 01% ;N 彡 0. 008%，其余為 Fe 及不可
避免雜質(zhì)。屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法包括以下工藝步驟(1)采用轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉，并進(jìn)行爐外精煉對(duì)成分進(jìn)行微調(diào)，其化學(xué)成分(重量百分比)C :0. 15 0. 18 % ；Si 0. 20-0. 25 % ；Mn 0. 85 1. 25 % ；Cr 0. 20 0. 60 % ； Mo 0. 45 0. 65 % ；V :0. 035 0. 060 % ；Nb :0. 015 0. 020 % ；Ni 0 0. 55 % ；Cu 0 0. 035% ；Al 0. 01 0. 06% ；P 彡 0. 015% ；S 彡 0. 01% ；N 彡 0. 008%，其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。(2)將鑄坯加熱至1150 1250°C，保溫時(shí)間按照有效厚度1 1. 5min/mm計(jì)算；
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(3)采用多道次軋制將鑄坯軋至目標(biāo)厚度，終軋溫度為860 920°C ；(4)軋后可不進(jìn)行控制冷卻，卷取溫度為650 750°C ；(5)進(jìn)行調(diào)制處理，淬火加熱溫度為880 930°C，保溫時(shí)間為20 90min，回火加熱溫度為100 450°C，保溫時(shí)間大于90min，緩冷至室溫。其中碳碳是最經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)強(qiáng)化元素，但過多的碳對(duì)材料的塑性、韌性、焊接性能的影響較大。對(duì)于生產(chǎn)屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MI^級(jí)超高強(qiáng)度鋼，本發(fā)明采用的碳含量為 0. 15% 0. 18%。硅硅為固溶強(qiáng)化元素，但添加過高硅會(huì)對(duì)塑性和表面質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。本發(fā)明添加硅含量為0. 20% 0. 25%。錳錳具有固溶強(qiáng)化作用，同時(shí)可提高材料淬透性，是提高材料強(qiáng)度重要元素之一，但錳含量添加過高容易產(chǎn)生偏析并會(huì)降低材料韌性，惡化性能。本發(fā)明添加錳含量為 0. 85% 1. 25%。硫和磷硫和磷元素為鋼中有害元素，對(duì)材料韌性和塑性有不利影響。本發(fā)明限定了硫含量應(yīng)控制在0. 01 %以內(nèi)，磷含量應(yīng)控制在0. 015%以內(nèi)。鋁鋁為脫氧元素，減少鋼種氧化物夾雜，同時(shí)具有一定的晶粒細(xì)化效果。本發(fā)明添加鋁含量為0. 01% 0. 06%。鉻提高材料淬透性重要元素，可細(xì)化組織，提高材料強(qiáng)度、硬度和耐磨性，并可減少焊接裂紋傾向。本發(fā)明添加0. 20% 0. 60%的鉻元素。鉬鉬可提高材料淬透性，控制相變組織，細(xì)化晶粒，可提高材料塑性和強(qiáng)度。本發(fā)明添加了 0. 45% 0. 65%鉬元素。釩釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑，具有析出強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化作用，可提高強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明添加了 0. 035 0. 060%釩元素。鎳鎳可提高材料的強(qiáng)度、抗回火軟化性和低溫沖擊韌性。本發(fā)明添加0 0. 55%
鎳元素。銅銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。一般認(rèn)為，當(dāng)銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無影響。本發(fā)明添加0 0. 035% Cu。氮氮含量過高會(huì)嚴(yán)重惡化材料的塑性和韌性。本發(fā)明限定氮含量應(yīng)小于 0. 008%。本發(fā)明專利采用的加熱溫度為1150°C 1250°C，保證奧氏體均勻化及合金元素充分溶解和均勻化；終軋溫度采用860°C 920°C，高溫終軋有利于減小軋機(jī)負(fù)荷，保證軋制過程穩(wěn)定進(jìn)行；軋后可不進(jìn)行控制冷卻，卷取溫度為650°C 750°C ；然后對(duì)鋼板進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，淬火加熱溫度為880°C 930°C，保溫20 90分鐘；回火溫度為100°C 450°C，保溫時(shí)間大于90分鐘。本發(fā)明專利采用的是調(diào)質(zhì)處理工藝路線生產(chǎn)屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MI^級(jí)超高強(qiáng)鋼，優(yōu)點(diǎn)是在熱軋卷板的軋制過程中可選擇較高的軋制溫度，減少軋機(jī)負(fù)荷，保證軋制穩(wěn)定進(jìn)行；軋后可不進(jìn)行控制冷卻，可選擇較高的卷取溫度，設(shè)備損耗相對(duì)較低。由于熱軋態(tài)強(qiáng)度的降低，對(duì)開平線的能力要求不高，保證了開平過程順利進(jìn)行。軋后通過鋼板的調(diào)質(zhì)處理使屈服強(qiáng)度上升到1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼強(qiáng)度等級(jí)要求，同時(shí)兼具一定的塑韌性。與采用TMCP直接軋制+回火工藝路線相比，本專利采用的淬火+回火工藝生產(chǎn)超高強(qiáng)鋼板還具有更好的通卷性能均勻性及更好的板形質(zhì)量，更易于工業(yè)實(shí)施。專利采用調(diào)質(zhì)處理工藝路線，生產(chǎn)屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MI^級(jí)超高強(qiáng)度級(jí)別鋼板，材料同時(shí)具有良好的延伸率和優(yōu)良的低溫沖擊韌性，延伸率為11% 13. 5%, _40°C沖擊功值為21J 34J(沖擊試樣尺寸5mm*10mm*55mm)。本發(fā)明專利生產(chǎn)屈服強(qiáng)度IlOOMPa-UOOMI^a級(jí)超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)工序簡單易實(shí)現(xiàn)，可操作性強(qiáng)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼金相組織照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明專利的具體實(shí)施例如下采用50kg真空小爐進(jìn)行冶煉，成分如表1所示表1.實(shí)施例實(shí)際化學(xué)成分(wt % )
編號(hào)CSiMnP S=S S=AltCrVNbMoNi0. 170.210.900.0100. 0090. 0350. 550. 0350. 0160. 410. 502#0. 180.200.950.0090. 0070.0380. 520. 0480.0150. 480. 433#0. 160.250. 850. 0110. 0100.0270. 440. 0400.0200. 460.554#0. 170. 221. 200. 0090. 0080. 0350. 440. 0500.0180. 530.245#0. 170. 211. 150. 0100.0070. 0370. 400. 0580. 0200.550. 206#0. 160.201. 100.0080. 0090. 0300. 480. 0550. 0170.470. 257#0. 150.201.230.0110. 0080.0280. 270. 0540. 0150. 668#0. 180.231. 100.0110. 0100.0260. 300. 0450.0170. 610. 170.201.250. 0100. 0080.0320. 210. 0580.0160. 60將50kg小爐冶煉鑄坯鍛造成鋼錠放入電爐中加熱至1200°C，保溫90分鐘以上； 采用多道次軋制將鑄坯軋至目標(biāo)厚度8mm，終軋溫度860°C 920°C ；軋后空冷至650 750°C，入保溫爐模擬鋼卷卷取保溫過程。對(duì)鋼板進(jìn)行調(diào)制處理，淬火加熱溫度為880 9300C，保溫時(shí)間為20 90min，回火加熱溫度為100 450°C，保溫時(shí)間為90_180min，緩冷
至室溫。具體生產(chǎn)工藝參數(shù)如下表所示
權(quán)利要求
1.一種屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MI^級(jí)超高強(qiáng)鋼，其化學(xué)成分按重量百分比為C 0. 15 0. 18 % ；Si 0. 20-0. 25 % ；Mn :0. 85 1. 25 % ；Cr :0. 20 0. 60 % ；Mo :0. 45 0. 65% ；V 0. 035 0. 060% ；Nb :0. 015 0. 020% ；Ni 0 0. 55% ；Cu 0 0. 035% ；Al 0. 01 0. 06% ；P ^ 0. 015% ；S ^ 0. 01% ；N ^ 0. 008%，其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
2.一種屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MI^級(jí)超高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下工藝步驟(1)采用轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉，并進(jìn)行爐外精煉對(duì)成分進(jìn)行微調(diào)，其化學(xué)成分按重量百分比為C :0. 15 0. 18%;Si :0. 20-0. 25%;Mn :0. 85 1. 25%;Cr :0. 20 0. 60%;Mo :0. 45 0. 65% ；V 0. 035 0. 060% ；Nb 0. 015 0. 020% ；Ni 0 0. 55% ；Cu 0 0. 035% ；Al 0. 01 0. 06% ；P ^ 0. 015% ；S ^ 0. 01% ；N ^ 0. 008%，其余為！^e 及不可避免雜質(zhì)；(2)將鑄坯加熱至1150 1250°C，保溫時(shí)間按照有效厚度1 1.5min/mm計(jì)算；(3)采用多道次軋制將鑄坯軋至目標(biāo)厚度，終軋溫度為860 920°C；(4)軋后可不進(jìn)行控制冷卻，卷取溫度為650 750°C；(5)進(jìn)行調(diào)制處理，淬火加熱溫度為880 930°C，保溫時(shí)間為20 90min，回火加熱溫度為100 450°C，保溫時(shí)間為大于90min，緩冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明提供一種屈服強(qiáng)度1100MPa-1200MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分(重量百分比)為C0.15～0.18％；Si0.20-0.25％；Mn0.85～1.25％；Cr0.20～0.60％；Mo0.45～0.65％；V0.035～0.060％；Nb0.015～0.020％；Ni0～0.55％；Cu0～0.035％；Al0.01～0.06％；P≤0.015％；S≤0.01％；N≤0.008％，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。生產(chǎn)方法為冶煉、鑄造成鑄坯；將鑄坯加熱至1150～1250℃，終軋溫度為860～920℃；卷取溫度為650～750℃；淬火加熱溫度為880～930℃，保溫時(shí)間為20～90min，回火加熱溫度為100～450℃，保溫時(shí)間大于90min，緩冷或空冷至室溫。按本發(fā)明成分和工藝生產(chǎn)出的鋼板，屈服強(qiáng)度為1150MPa～1230MPa，抗拉強(qiáng)度為1250MPa～1340MPa，延伸率為11％～13.5％，-40℃沖擊功值為21J～34J。
文檔編號(hào)C22C38/48GK102181788SQ201110096170
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者朱國森, 李明, 李飛, 武軍寬, 潘輝, 郭佳 申請(qǐng)人:首鋼總公司