一種加工硬化高強(qiáng)鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種加工硬化高強(qiáng)鋼及其制造方法，通過(guò)不同成分鋼種設(shè)計(jì)，尋找適 合該成分的熱軋工藝參數(shù)和退火均熱溫度，找到了一種加工硬化法生產(chǎn)高強(qiáng)鋼的方法，適 用于建筑包裝行業(yè)打包高強(qiáng)用鋼帶。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)內(nèi)建筑、包裝行業(yè)的發(fā)展，更多的產(chǎn)品的運(yùn)輸采用重量大并集中運(yùn)輸?shù)奈?流方式，基于質(zhì)量和成本的要求，對(duì)物品的包裝要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)包裝使用的塑料帶、鋁 帶和強(qiáng)度較低的鋼帶已不再適應(yīng)行業(yè)發(fā)展要求，因此，需要更多高強(qiáng)度等級(jí)的鋼帶。鋼帶產(chǎn) 品強(qiáng)度的提高方法較多，高強(qiáng)鋼常規(guī)的思路是采用加昂貴的合金元素如鈮、釩和鈦等元素， 通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化來(lái)提高基材的強(qiáng)度，這種方法的應(yīng)用可有效提高材料的 強(qiáng)韌性，并能保持較好塑性和良好的焊接性能，但是對(duì)于包裝用途的鋼帶來(lái)說(shuō)，在保證強(qiáng)度 的同時(shí),過(guò)高的韌性能夠滿足使用要求,但會(huì)帶來(lái)成本增加。
[0003] 因此，根據(jù)行業(yè)產(chǎn)品的使用特點(diǎn)需要，開(kāi)發(fā)一種低成本的抗拉強(qiáng)度達(dá)到850MPa級(jí) 高強(qiáng)鋼，滿足產(chǎn)品使用的高強(qiáng)度要求，又能通過(guò)控制材料組織的均勻性來(lái)保證一定的材料 伸長(zhǎng)率，滿足折彎要求。
[0004] 中國(guó)專利200510070159. 1公開(kāi)了有優(yōu)異的點(diǎn)焊性和材料性質(zhì)穩(wěn)定性的高強(qiáng)度 熱浸鍍鋅鋼板，它包括主要由鐵素體和馬氏體構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。其化學(xué)成份：c:0. 05~ 0? 12%;Si:不超過(guò) 0? 05 %;Mn:2. 7 ~3. 5%;Cr:0? 2 ~0? 5%;Mo:0? 2 ~0? 5% ;A1 :不超 過(guò)0. 10 %:P:不超過(guò)0. 03% ;和S:不超過(guò)0. 03%。鋼板強(qiáng)度780-1180MPa，鋼板具有優(yōu)異 的點(diǎn)焊性。
[0005] 對(duì)比公開(kāi)文獻(xiàn)，提高強(qiáng)度的方法均采用合金強(qiáng)化和相變強(qiáng)化方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，與本發(fā) 明可比性不強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種低成本的抗拉強(qiáng)度達(dá)到850MPa級(jí)的加工硬化高強(qiáng)鋼。 主要解決現(xiàn)有高強(qiáng)鋼通常采用加昂貴的合金元素如鈮、釩和鈦等元素，通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化、析出 強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化來(lái)提高基材的強(qiáng)度導(dǎo)致成本較高的技術(shù)問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明采取的技術(shù)思路是采用一種較為經(jīng)濟(jì)的碳錳化學(xué)成分的鋼，通過(guò)合理熱軋 工藝獲得均勻的材料組織，通過(guò)軋制變形提高材料強(qiáng)度，再通過(guò)低溫退火消除材料第一殘 余應(yīng)力，保留材料加工硬化，從而達(dá)到材料高強(qiáng)度目的，保持材料一定的塑性和均勻的材料 組織。
[0008] 本發(fā)明的特點(diǎn)：1、本發(fā)明采用碳錳成份體系，與現(xiàn)有公開(kāi)技術(shù)相比合金成本大幅 降低，只需通過(guò)添加碳和錳就達(dá)到高強(qiáng)要求，體現(xiàn)低成本設(shè)計(jì)；2、材料組織調(diào)控方便，通 過(guò)熱軋工藝即可實(shí)現(xiàn)；3、采用低溫?zé)崽幚碛欣谕嘶馉t節(jié)能，與現(xiàn)行工藝相比，通常降低 200-250。。。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種加工硬化高強(qiáng)鋼，基板的化學(xué)成分(重量百分比）為： C:0? 18 ~0? 23%，Si:0? 01-0. 03%，Mn:0? 85-1. 0%，P彡 0? 015%，S彡 0? 010%，余量為Fe和 不可避免的夾雜元素。
[0010] 本發(fā)明所述的一種加工硬化高強(qiáng)鋼板的化學(xué)成分限定在上述范圍內(nèi)的理由如 下：
[碳]:在鋼中起到固溶強(qiáng)化鐵素體基體的作用，同時(shí)在相變過(guò)程中也會(huì)以珠光體形式 析出提高鋼板強(qiáng)度，碳含量過(guò)低容易造成強(qiáng)度達(dá)不到要求，碳含量過(guò)高材料強(qiáng)度滿足但材 料塑性會(huì)下降。本發(fā)明根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際需要強(qiáng)度等級(jí)和試驗(yàn)結(jié)果，C含量范圍設(shè)定為0. 18~ 0. 23% ；
[硅]:鐵素體固溶強(qiáng)化元素，對(duì)冷軋產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，Si含量高時(shí)鋼熱軋表面時(shí)針出現(xiàn)紅銹 氧化鐵皮，影響成品外觀，本發(fā)明中的Si含量設(shè)定0. 01-0. 03% ;
[錳]:重要固溶強(qiáng)化元素，為了達(dá)到所需高強(qiáng)鋼的機(jī)械強(qiáng)度，添加適當(dāng)Mn提高鋼板強(qiáng) 度。本發(fā)明根據(jù)產(chǎn)品等級(jí)和試驗(yàn)結(jié)果，Mn含量控制范圍為Mn:0. 85-1. 0% ;
[硫]:本發(fā)明中的S為雜質(zhì)元素，根據(jù)實(shí)際煉鋼生產(chǎn)能力，本發(fā)明要求S控制范圍為S^O. 010% ；
[磷]:本發(fā)明中的P為雜質(zhì)元素，根據(jù)實(shí)際煉鋼生產(chǎn)能力，本發(fā)明要求P含量控制為P^O. 015%〇
[0011] -種加工硬化高強(qiáng)鋼的制造方法：通過(guò)常規(guī)煉鋼轉(zhuǎn)爐熔煉，通過(guò)添加合金元素碳 和錳得到符合要求化學(xué)成分的連鑄坯，板坯經(jīng)過(guò)加熱后進(jìn)行軋制得到熱軋鋼板，熱軋板重 新開(kāi)卷經(jīng)過(guò)酸洗后，在可逆軋制或5機(jī)架冷連軋機(jī)上進(jìn)行冷軋，最后經(jīng)退火爐進(jìn)行退火得 到高強(qiáng)冷軋帶鋼。
[0012] 板坯加熱溫度：保證完全奧氏體化和熱加工要求，加熱溫度在1100-1200°C。
[0013] 終軋溫度：由于鋼中加入碳錳元素，造成材料相變點(diǎn)A3與常規(guī)產(chǎn)品相比大幅下 降，經(jīng)材料試驗(yàn)和計(jì)算，其相變點(diǎn)A3范圍為804. 2-820. 8°C，比常規(guī)產(chǎn)品下降60°C(表1)， 通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以看出當(dāng)終軋溫度較高時(shí)，材料中易出塊狀魏氏組織，造成最終材料伸長(zhǎng) 率不理想，其主要原因是溫度高造成原始組織粗大，在相變過(guò)程中鐵素體向晶內(nèi)生產(chǎn)，因 此，根據(jù)試驗(yàn)分析，為了達(dá)到材料均勻的目的，因此本發(fā)明設(shè)定精軋終軋溫度為820°C~ 850。。。
[0014] 表1為相變點(diǎn)與材料碳、錳含量關(guān)系
卷取溫度：卷取溫度對(duì)鐵素體晶粒大小和珠光體析出有影響，為了獲得細(xì)小的鐵素體 組織和細(xì)小珠光體析出，提高材料強(qiáng)度，設(shè)定的卷取溫度為500°C~580°C。
[0015] 酸軋壓縮比：為了獲得加工硬化的效果，通常變形程度越高，強(qiáng)度越高，結(jié)合軋機(jī) 生產(chǎn)能力，壓縮比設(shè)定在60%-72%，通過(guò)軋制形成變形鐵素體組織來(lái)提高材料強(qiáng)度。
[0016] 退火溫度：通過(guò)退火過(guò)程消除殘余應(yīng)力，保留軋制所產(chǎn)生的硬化效果，提高材料塑 性，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)分析，鋼帶在連續(xù)退火爐的均熱段的退火溫度范圍為400~500°C，退火 均熱時(shí)間為150-180秒。
[0017] 本發(fā)明有益效果：本發(fā)明鋼是一種在經(jīng)濟(jì)碳錳鋼的條件下實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)鋼的開(kāi)發(fā)應(yīng) 用，是一種通過(guò)新工藝方法實(shí)現(xiàn)材料新功能的方法。材料力學(xué)性能范圍是屈服強(qiáng)度700-900 MPa，抗拉強(qiáng)度850-1100MPa，材料伸長(zhǎng)率2-8%。顯微組織為變形鐵素體組織+珠光體，最終 成品規(guī)格為〇. 6-1. 2mm，適用于建筑包裝用高強(qiáng)鋼用途，產(chǎn)品折彎性能良好。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例6的金相組織照片。
[0019] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例7的金相組織照片。
[0020] 圖3為本發(fā)明比較例5的金相組織照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例1 一 10和比較例1-7對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，如表2、表3、表4所 示： 通過(guò)常規(guī)煉鋼轉(zhuǎn)爐熔煉，通過(guò)添加合金元素碳和錳得到符合要求化學(xué)成分的連鑄坯， 板坯經(jīng)過(guò)加熱后進(jìn)行軋制，終軋溫度為820-850°C，卷取溫度為500-580°C，乳制得到熱軋 鋼板，熱軋板重新開(kāi)卷經(jīng)過(guò)酸洗后，在可逆軋制或5機(jī)架冷連軋機(jī)上進(jìn)行冷軋，冷軋的壓下 率為60%~72%，最后經(jīng)退火爐進(jìn)行退火，均熱溫度400-500°C，均熱時(shí)間150-180秒，得到 高強(qiáng)冷軋帶鋼。實(shí)施例1-10和比較例1-7為選定不同碳錳含量鋼帶、熱軋終軋溫度和均熱 溫度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)分析材料力學(xué)性能和組織均勻性。
[0022] 組織均勻性根據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，將?和A代表合格，X代表不合格； 〇：組織均勻，塊狀組織含量小于10%， A:組織尚均勻，塊狀組織含量11-20%， X:組織不均勻，塊狀組織含量大于20%。
[0023] 為了達(dá)到高強(qiáng)鋼的目的，本發(fā)明采取添加碳錳元素進(jìn)行鐵素體基體強(qiáng)化，實(shí)施例 1-3和比較例1-2對(duì)比添加不同的碳含量對(duì)材料性能的影響，材料屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度得 到提高，屈服強(qiáng)度從738MPa提高到838MPa，抗拉強(qiáng)度從769MPa提高到1095MPa，材料伸長(zhǎng) 率和組織均勻性均滿足要求。
[0024] 實(shí)施例4-5和比較例3-4對(duì)比添加不同錳含量對(duì)材料性能的影響，材料屈服強(qiáng)度 從733MPa提高到772MPa，抗拉強(qiáng)度從832MPa提高到912MPa，材料伸長(zhǎng)率和組織均勻性均 滿足要求。
[0025] 實(shí)施例6-7和比較例5對(duì)比在不同終軋溫度條件下對(duì)材料性能的影響，材料屈服 強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均滿足要求，終軋溫度875度材料伸長(zhǎng)率為1%和組織中含有較多的塊狀組 織，不滿足要求，不同溫度材料組織如圖1-3。
[0026] 實(shí)施例8-10和比較例6-7對(duì)比在不同均熱溫度條件下對(duì)材料性能的影響，均熱溫 度為355°C時(shí)材料屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均滿足要求，伸長(zhǎng)率只有1%，均熱溫度為556°C材料 抗拉強(qiáng)度下降到792MPa，組織均勻性均較好。
[0027] 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
[0028] 表2 :本發(fā)明實(shí)施例和比較例化學(xué)成分的重量百分含量，余量Fe和不可避免的夾 雜元素，

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種加工硬化高強(qiáng)鋼，其特征在于，基板的化學(xué)成分重量百分比為：C :0. 18~ 0? 23%，Si :0? 01-0. 03%，Mn :0? 85-1. 0%，P 彡 0? 015%，S 彡 0? 010%，余量為 Fe 和不可避免的 夾雜元素。2. -種制造權(quán)利要求1所述加工硬化高強(qiáng)鋼的方法，其特征為：連鑄板坯在連續(xù)或半 連續(xù)熱連軋機(jī)架上進(jìn)行軋制，粗軋后進(jìn)行精軋軋制，精軋為7道次連軋，精軋后，鋼板成品 厚度為2. 0~3. Omm厚度，終軋溫度為820°C _850°C，乳制后快速冷卻，卷取溫度為500°C~ 580°C;熱軋板重新開(kāi)卷經(jīng)過(guò)酸洗后，在可逆軋制或5機(jī)架冷連軋機(jī)上進(jìn)行冷軋，冷軋的壓下 率為60%~72%，最后經(jīng)退火爐進(jìn)行退火，均熱溫度400-500°C，均熱時(shí)間150-180秒，得到 最終產(chǎn)品。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工硬化高強(qiáng)鋼，其特征在于：所述加工硬化高強(qiáng)鋼厚 度為0? 6~L 2_，屈服強(qiáng)度Rro.2700-900MPa，抗拉強(qiáng)度Rm 850-1100MPa，伸長(zhǎng)率2-8%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加工硬化高強(qiáng)鋼及其制造方法，主要解決現(xiàn)有高強(qiáng)鋼通常采用加昂貴的合金元素如鈮、釩和鈦等元素，通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化來(lái)提高基材的強(qiáng)度導(dǎo)致成本較高的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明技術(shù)方案：一種加工硬化高強(qiáng)鋼，基板的化學(xué)成分（重量百分比）為：C：0.18～0.23%，Si：0.01-0.03%，Mn：0.85-1.0%，P≤0.015%，S≤0.010%，余量為Fe和不可避免的夾雜元素。本發(fā)明適用于建筑包裝行業(yè)打包高強(qiáng)用鋼帶。
【IPC分類】C22C38/04, C21D8/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105088063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410209151
【發(fā)明人】丁志龍, 胡恒法, 申慶波
【申請(qǐng)人】上海梅山鋼鐵股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月19日