本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，涉及一種改善鋼鐵性能的方法，具體為一種改善殘余元素惡化鋼熱塑性的方法。
背景技術(shù)：
：我國(guó)青藏地區(qū)、甘肅和新疆地區(qū)、寧夏和內(nèi)蒙地區(qū)的鐵礦資源，都有共同的、明顯的特點(diǎn)，就是鐵礦中大部分都伴生sn等殘余元素，因此，也使該些地區(qū)的民用和工業(yè)的廢生鐵、廢鋼中都含有較高的殘余元素。廢鋼的大量積累和再循環(huán)使用，使鋼中含有的sn、cu、as、sb等殘余有害元素不斷增加，在鋼中的含量越來越高。對(duì)鋼的性能，特別是連鑄坯的性能有著不良的影響。在連鑄過程中，當(dāng)鋼坯從高溫連續(xù)冷卻時(shí)，sn、as、sb等元素在鋼坯表面及內(nèi)部晶界上發(fā)生非平衡晶界偏聚，降低表面及晶界內(nèi)聚力，進(jìn)而在連鑄彎道拉伸、平道矯直、熱軋延展時(shí)出現(xiàn)表面和內(nèi)部裂紋，影響合金鋼材的全連鑄和成材率。關(guān)于鋼中殘余元素的危害，目前工業(yè)生產(chǎn)中主要采用配料稀釋法(如高爐煉鐵時(shí)，合理配礦以減少鐵水中殘余元素含量，電爐煉鋼中用直接還原鐵(dri)、熱壓塊鐵(hbi)、碳化鐵、高爐鐵水等廢鋼替代品來稀釋鋼液)來改善殘余元素的危害。然而此法要求足夠量的優(yōu)質(zhì)鐵礦資源、清潔鐵源等，并且易導(dǎo)致殘余元素的循環(huán)富集，治標(biāo)不治本。此外，現(xiàn)有技術(shù)中采用重稀土凈化鋼鐵，如中國(guó)文獻(xiàn)(“重稀土在鋼中的應(yīng)用”，楊桂榮，江西冶金學(xué)，1985年第12期)公開了重稀土元素在鋼鐵中的凈化作用，控制夾雜物形態(tài)以及合金化作用，但其凈化是針對(duì)鋼中的p、s元素(形成稀土硫化物等)，同時(shí)可作球化劑，消除粗大的組織，提高球化能力，尤其是在鑄鐵中的應(yīng)用。中國(guó)發(fā)明專利“一種抗磨白口鑄鐵材料及其制備方法”，公開了一種采用y來改善低鉻鑄鐵的脆性和韌性的方法，主要機(jī)理是變質(zhì)、細(xì)化晶粒，消除鑄態(tài)下粗大的柱狀晶和樹枝晶組織，同時(shí)釔具有控制夾雜物形態(tài)等特征，凈化晶界、減少晶界有害元素。其中晶界的有害元素還是p、s元素(形成稀土硫化物等)，利用細(xì)化晶粒降低脆性、提高韌性主要針對(duì)的是沖擊韌性。而鋼鐵中殘余元素sn的存在惡化了鋼的熱塑性，且現(xiàn)有技術(shù)中并未公開采用重稀土消除鋼鐵中殘余元素sn，并提高鋼熱塑性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：解決的技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，通過消除殘余元素在鋼中的偏聚來改善鋼的熱塑性，解決鋼材在連鑄和軋制過程中產(chǎn)生裂紋及表面缺陷等問題，本發(fā)明提供了一種改善殘余元素惡化鋼熱塑性的方法。技術(shù)方案：一種改善殘余元素惡化鋼熱塑性的方法，向含殘余元素sn的鋼中加入y元素。優(yōu)選的，按重量百分含量計(jì)，所述y元素在鋼中的添加量為0.03～0.1％。進(jìn)一步的，按重量百分含量計(jì)，所述y元素在鋼中的添加量為0.05％。優(yōu)選的，按重量百分含量計(jì)，所述鋼的成分為：c0.17～0.23％，si0.17～0.37％，mn0.8～1.1％，p≤0.025％，s≤0.025％，cr1.0～1.3％，ti0.04～0.1％，0<sn≤0.1％，余量為fe及其他不可避免的微量元素。優(yōu)選的，所述鋼為20crmnti鋼。一種由上述任一方法改善后的20crmnti鋼。優(yōu)選的，在溫度800～1000℃之間，20crmnti鋼的斷面收縮率高于60％。本發(fā)明采用y來改善殘余元素惡化鋼熱塑性的原理在于：鋼中的殘余元素sn，易于晶界偏聚，降低晶界表面能，弱化晶間聚合力，加速晶界微孔的形成和長(zhǎng)大，阻礙晶界的遷移和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生，進(jìn)而惡化鋼的熱塑性；稀土y的原子半徑為0.181nm，遠(yuǎn)大于γ-fe的原子半徑(0.117nm)；當(dāng)稀土溶于鋼基體時(shí)，為保證較低系統(tǒng)自由能，稀土y將向晶界偏聚，顯著減少甚至消除殘余有害元素sn的晶界偏聚，強(qiáng)化晶界，進(jìn)而有減輕甚至消除sn晶界偏聚對(duì)熱塑性的危害；稀土y晶界偏聚能占據(jù)變形過程中形成的晶界空位，阻礙晶界微裂紋的形成和長(zhǎng)大，同時(shí)減少s元素的晶界偏聚，進(jìn)一步提高鋼的熱塑性；再者鋼中的y還能夠阻礙奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)變，避免奧氏體晶界處鐵素體膜的形成，增加晶界滑移阻力；加快動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生，從而能夠改善和提高含錫鋼的熱塑性。有益效果：(1)本發(fā)明所述方法能夠有效抑制20crmnti鋼中殘余元素sn的晶界偏聚；(2)所述方法能夠有效改善含sn鋼的熱塑性，消除其在連鑄和軋制過程中裂紋及表面缺陷的產(chǎn)生，顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本；(3)所述方法對(duì)20crmnti鋼中殘余元素sn的危害消除效果最佳。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。實(shí)施例1一種改善殘余元素惡化鋼熱塑性的方法，向含殘余元素sn的鋼中加入y元素。按重量百分含量計(jì)，所述y元素在鋼中的添加量為0.03％。按重量百分含量計(jì)，所述鋼的成分為：c0.18％，si0.22％，mn1.00％，p0.02％，s0.003％，cr1.19％，ti0.06％，sn0.05％，o0.0037％，n0.0064％，余量為fe。所述鋼為20crmnti鋼。一種由上述任一方法改善后的20crmnti鋼。實(shí)施例2一種改善殘余元素惡化鋼熱塑性的方法，向含殘余元素sn的鋼中加入y元素。按重量百分含量計(jì)，所述y元素在鋼中的添加量為0.05％。按重量百分含量計(jì)，所述鋼的成分為：c0.23％，si0.28％，mn1.00％，p0.02％，s0.005％，cr1.03％，ti0.07％，sn0.05％，o0.0024％，n0.0043％，余量為fe。所述鋼為20crmnti鋼。一種由上述任一方法改善后的20crmnti鋼。對(duì)照例1未在鋼中添加y，除fe以外，鋼的具體成分如表1所示。對(duì)實(shí)施例1～2及對(duì)照例1改善后獲得的鋼進(jìn)行性能測(cè)試，具體操作步驟及結(jié)果如下：真空冶煉所需成分的試驗(yàn)用鋼，化學(xué)成分如表1所示，通過gleeble熱力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)各試驗(yàn)用鋼的熱塑性進(jìn)行研究，以試樣的斷面收縮率作為熱塑性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。各試驗(yàn)用鋼在不同溫度下的斷面收縮率如表2所示。熱塑性試驗(yàn)具體參數(shù)：1)將真空冶煉的試驗(yàn)用鋼，加熱到1150℃，并在加熱爐中保溫2.5h，隨后鍛成直徑為15mm的圓棒并空冷至室溫，備用；2)將鍛好的圓棒加工成的gleeble高溫拉伸樣，備用；3)在gleeble試驗(yàn)機(jī)上，以10℃/s的速度將試樣加熱到1350℃并保溫5min，然后以3℃/s的速度冷卻至各試驗(yàn)溫度(試驗(yàn)溫度區(qū)間為650～1000℃，間隔50℃)保溫2min后以10-2s-1的應(yīng)變速率進(jìn)行拉伸直至斷裂，斷裂后立即噴水冷卻至室溫，備用；4)測(cè)定并計(jì)算各試樣的斷面收縮率。由實(shí)施例1～2可知：含殘余有害元素sn的20crmnti鋼的熱塑性明顯得到改善，溫度區(qū)間為800～1000℃時(shí)，斷面收縮率均高于60％，同時(shí)脆性區(qū)變窄并向低溫區(qū)移動(dòng)，塑性谷底變淺，而對(duì)照例1中的熱塑性相對(duì)較差，在很寬的溫度范圍內(nèi)，熱塑性均低于60％。表1各試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分(wt％)csimnpscrtisnony實(shí)施例10.180.221.000.020.0031.190.060.0500.00370.00640.03實(shí)施例20.230.281.000.020.0051.030.070.0500.00240.00430.05對(duì)照例10.190.261.080.020.0051.080.090.0490.00070.00270表2各試驗(yàn)用鋼不同溫度下的斷面收縮率(％)650℃700℃750℃800℃850℃900℃950℃1000℃實(shí)施例1-61.8152.3964.2460.3165.3179.9592.38實(shí)施例272.9649.5955.116466.3668.4289.7696.61對(duì)照例1-62.0544.0556.9757.3658.6667.2890.58當(dāng)前第1頁(yè)12