[發明專利]一種超低碳微合金高強鋼

無效

• 申請號: 00121259.1
• 申請日: 2000-08-11
• 公開（公告）號: CN1280206A
• 公開（公告）日: 2001-01-17
• 發明（設計）人: 劉清友;董瀚;翁宇慶;侯豁然;陳紅桔;范建文;李靜波
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14
• 代理公司: 北京科技大學專利代理事務所
• 代理人: 劉波

本發明屬于合金鋼領域。

鋼鐵材料是工業生產和人們生活中使用最廣泛的材料之一，其在可以預見的將來仍是占主導地位的工程結構材料，是經濟和社會發展的物質基礎。目前廣泛使用的鋼鐵材料的強度遠低于鋼的理論強度，進入二十一世紀后，隨社會經濟發展，高層建筑、海洋設施、橋梁、汽車、船舶、航空航天、高速鐵路、石油化工和能源設施等各行各業都需要性能高、使用壽命長和成本低的新一代鋼鐵材料。

八十年代末以來，日本的YADA發現，普通低碳鋼在A_e3以上適當溫度施以大壓下變形，可以應變誘導出超細鐵素體晶粒，并發現進一步形變時，鐵素體可發生動態再結晶并使鐵素體晶粒進一步細化，如再結合快速冷卻就可獲得超細組織[1]。九十年代初，韓國的SUNGHAK?LEE[2]、澳大利亞的HOGHSON[3]和英國的PRIESTNER[4]等對這一新的相變的規律和機制進行了初步的分析和研究。1998年開始鋼鐵研究總院劉清友等對應變誘導相變及鐵素體動態再結晶的規律進行了研究，通過再結晶控軋+應變誘導相變及鐵素體動態再結晶在實驗室成功地軋制出鐵素體晶粒尺寸達1．0微米的低C微合金鋼鋼板，鋼鐵研究總院在實驗室獲得的1．0微米的低碳微合金超細晶鋼板的屈服強度僅為600MPa，延伸率較低。因而，如何提高超細晶鋼板的強韌性水平是十分重要的課題。鋼鐵研究總院在研究中發現，C含量對超細組織的形成有較大的影響，合理地選擇鋼中的C含量水平有利于超細組織的細化和超細組織的均勻性，從而大幅度提高材料的強度水平。

提高結構材料強韌性的傳統方法偏重于增加合金元素含量，鋼鐵的制造和使用過程消耗了大量的合金資源和能源，不符合社會可持續發展戰略。新一代鋼鐵材料的主體發展方向應該是在簡單成分系的基礎上，通過合理的工藝手段來使材料的強韌性大幅度提高。

本發明的目的在于提供一種屈服強度大于800Mpa超低碳微合金高強鋼，它是在普通低碳微合金鋼的基礎上通過適當調整鋼中的C含量并配以合理的工藝手段可使簡單成分系的微合金鋼的屈服強度達到800Mpa。

基于上述發明目的，本發明設計原理：采用應變誘導相變及鐵素體動態再結晶工藝可使普通C—Mn鋼和微合金鋼獲得超細晶鐵素體組織，采用再結晶控軋與應變誘導相變工藝相結合的工藝路線可使鐵素體晶粒進一步細化。然而在這些鋼中有一個普遍的問題，即在沿鋼板的厚度截面上存在組織不均勻性，主要表現為鋼板的表層為超細晶鐵素體組織，而心部為較粗大的第二相組織。對這類鋼板的力學性能分析表明，其屈服強度的極限為700Mpa。本發明研究發現，應變誘導鐵素體是在奧氏體區適當溫度熱軋變形時動態析出和動態再結晶的，C對應變誘導鐵素體的析出和動態再結晶有較大的影響。降低C含量有利于降低C擴散所消耗的能量，同時，如果鋼中的C含量低于C在鐵素體中的固溶水平，那么相變時更可減少C擴散所消耗的時間，從而有利于應變誘導鐵素體的動態析出和動態再結晶。研究結果表明，普通微合金鋼在其它合金元素不變，將C含量降低到超低碳水平，其屈服強度便可從650Mpa左右提高到800—1000Mpa。

基于上述原因本發明的化學成分(重量％)為C：0．003—0．015％，Si：0．1——O．5％，Mn：1．0—1．6％，P≤0．03％，S≤O．03％，Nb：O．02—0．06％，Ti：0．005—0．04％。

本發明工藝特點：獲得超細晶鐵素體組織是使上述超低碳微合金鋼獲得高強度的工藝核心。首先鋼坯在高溫充分加熱：1150—1250C，出爐后在奧氏體再結晶區進行2—5道次再結晶控軋以使奧氏體充分細化，每道次的變形量應為20％—40％，然后在奧氏體未再結晶區或奧氏體+鐵素體兩相區進行連續3—5道次的高速軋制，每道次變形量為25—60％，通過連續多道次的快速大壓下量軋制可應變誘導超細晶鐵素體析出并可使鐵素體發生動態再結晶，從而獲得超細晶鐵素體組織。終軋后采用加速冷卻的冷卻方式快速冷卻。有效抑制應變誘導鐵素體粗化。

與現有技術相比，本發明的優點為：

對于普通低碳微合金鋼，其C含量一般控制在0．05—0．25％之間，而這樣的C含量水平不利于應變誘導鐵素體的析出及鐵素體動態再結晶，所以低碳微合金鋼的晶粒細化程度和組織均勻性等都與超低碳微合金鋼有較大的差異。本發明發現，在普通低碳微合金鋼中只要將C含量降低至0．003—0．015％便可獲得更均勻，更細小的超細晶鐵素體組織。其屈服強度也可顯著提高，達到800Mpa以上。