[發明專利]一種低合金高強耐候結構鋼的熱處理工藝

有效

• 申請號: 201010146254.6
• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN102220465A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 姜海昌;封輝;戎利建;閆德勝;趙明久;劉樹偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C22C38/20
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術領域：

本發明涉及低合金高強耐候結構鋼領域，具體說是一種低合金高強耐候結構鋼的熱處理工藝制度，通過調整低合金高強耐候結構鋼熱加工后的熱處理工藝，大幅提高其力學性能。

背景技術：

耐候結構鋼具有優良的力學性能及耐腐蝕性能，同時其成本低于不銹鋼而耐腐蝕性能遠高于普碳鋼，因此得到了廣泛的應用。本發明涉及的低合金高強耐候結構鋼因具有良好的低溫沖擊韌性和焊接性能，廣泛的應用于我國的高速鐵路、橋梁建設等領域。同時，其良好的耐蝕性能可以滿足我國地域廣闊對鋼種耐腐蝕性能的要求。然而，在生產過程中，鋼板熱軋后若采用常規的正火處理，其力學性能不但沒有上升，反而有較大幅度的下降。同樣的問題也出現在此耐候結構鋼的焊接過程中。因此，該合金熱加工后的熱處理制度需要相應的改善。

發明內容：

本發明的目的是提供一種低合金高強耐候結構鋼的熱加工和熱處理工藝，克服該合金在熱加工后采用常規熱處理導致力學性能下降的缺點，使其滿足服役條件的要求。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

本發明的低合金高強耐候結構鋼，按元素質量百分比計，合金的化學成分如下：

碳：≤0.16％；鉻：0.40-0.80％；銅：0.25-0.55％；硫：≤0.03％；磷：≤0.03％；硅：≤0.50％；錳：0.5-1.5％；余量為鐵和不可避免的雜質。

所述低合金高強耐候結構鋼，其熱加工和熱處理工藝，包括如下步驟：

1)鑄錠在1050±10℃下進行合金軋制，然后空冷至室溫；

2)在500℃～650℃之間，保溫一定的時間后，空冷至室溫；

3)保溫時間為每毫米1～3分鐘。

本發明在耐候結構鋼熱加工后進行500～650℃的退火處理，緩解了熱加工導致的殘余應力，增強了間隙原子的釘扎作用，從而得到較高力學性能的耐候結構鋼。

為了提高低合金高強耐候結構鋼的力學性能，根據上述強化機理，采取了以下措施：

本發明通過在耐候結構鋼熱加工后進行500～650℃的退火處理，使該合金的力學性能得到較大幅度提升，從而滿足其服役條件的要求。

本發明的優點在于：

1、本發明顯著提高了低合金高強耐候結構鋼的力學性能，使得合金具有明顯的屈服平臺，合金的屈服強度高于380MPa，抗拉強度大于510MPa，延伸率超過30％。

2、本發明可以解決該耐候結構鋼焊接后不能熱處理或者熱處理后性能降低的問題。

附圖說明：

圖1為低合金高強耐候結構鋼工藝流程圖。

圖2(a)-(b)為低合金高強耐候結構鋼不同熱處理制度的顯微組織照片。

其中，圖2(a)熱軋后880℃正火處理(光學顯微鏡200×)；圖2(b)熱軋后650℃退火處理(光學顯微鏡200×)。

圖3為熱軋后不同熱處理溫度下室溫拉伸應力-應變曲線。

圖4(a)-(b)分別為經過880℃正火處理和650℃退火處理的耐候結構鋼的C元素電子探針分析結果。

具體實施方式：

實施例1

采用工業純鐵、石墨、金屬錳、鉻、銅等常規原材料，合金成分見表1。

表1?合金的化學成分

具體的生產工藝如圖1，實際操作步驟如下：

1)將上述原材料裝入CaO坩堝，進行真空感應熔煉，升溫熔煉、澆鑄，待鑄錠完全凝固后，開模取出；

2)將鑄錠在1150℃保溫2h后進行合金鍛造，切除冒口，最終鍛成30mm厚的板材；

3)在1050～1100℃保溫1h后進行軋制，然后空冷，得到厚度為14mm的板材；

4)在650℃保溫30min，然后取出空冷；

表2為低合金高強耐候結構鋼熱軋后不同溫度熱處理的力學性能測試結果。

表2?力學性能與熱處理溫度的關系(測試溫度：室溫)