[發明專利]屈服強度大于550MPa超細晶普碳鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201010276597.4
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN102400035A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 姚圣杰;李廣龍;李文斌;鐘莉莉;郭曉波
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;B21B1/26;B21B37/58
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種屈服強度大于550MPa的超細晶普碳鋼及其制造方法。?

背景技術

由于細晶強化的方式能夠在保證材料實現高強度的同時確保韌性的少犧牲或不犧牲，因此在新一代鋼鐵材料的研發過程中受到各國科研工作者的普遍關注。對于超細晶鋼鐵材料的開發，不同晶粒尺寸級別所對應的工藝也不盡相同：通常的工業大生產條件下所能實現的臨界晶粒尺寸～5μm，而通過馬氏體冷軋退火，累積疊軋等方法可以獲得接近納米級別的鐵素體晶粒，但是隨著晶粒尺寸的減小，塑性卻呈現顯著下降的趨勢，通常伸長率不超過10％。同時，由于上述試驗方法所固有的諸多局限性，如馬氏體冷軋退火對原料的限制，累積疊軋工藝比較復雜等，使得它們的應用前景受到很大程度的限制。從改善超細晶鋼塑性的角度考慮，通過奧氏體相變控制獲得不同終態組織配比始終還是一種最優的工藝模式，其中奧氏體狀態的差異也會在一定程度上影響相變分解后的組織。?

鋼鐵材料強度的升級必然能夠有效的擴大其應用領域，當然這必須考慮塑性因素，只有兩者存在良好的配比關系，才能從根本上實現材料升級換代的目標。在當今隨著可持續發展觀念日漸深入人心，也是處于節能和節約資源考慮，各國的材料研究工作者更傾向于利用細晶強化來提升材料的使用性能。應用的方法歸結起來主要有兩大類：改進型TMCP，大塑性變形。對比來看改進型TMCP工藝的工業化前景似乎更為良好，但目前這方面的研究仍然較少。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種屈服強度大于550MPa超細晶普碳鋼板及其制造方法，利用一種簡單C-Si-Mn成分的普碳鋼，通過快速加熱至奧氏體區前的原始組織控制以及冷卻過程中軋制變形制備高屈服強度鋼板，同時保證具有良好的塑性。盡可能提升現有傳統鋼鐵材料的應用潛力以及其附加值。?

本發明的屈服強度大于550MPa超細晶普碳鋼板化學成分的重量百分比為C?0.14％～0.18％，Si?1.0％～1.5％，Mn?1.5％～1.8％，P?≤0.01％，S?≤0.01％，余量為Fe及不可避免的雜質。?

本發明用于制備屈服強度大于550MPa超細晶普碳鋼板的制造方法為：?

1、將低碳鋼冶煉，澆鑄成鑄坯，其成分如上述。?

2、將鑄坯加熱至1000～1100℃保溫1～2h后，軋制成熱軋板坯，空冷或水冷等冷卻方式至室溫，使之具有鐵素體+珠光體組織。?

3、將空冷后的熱軋板坯加熱至500～600℃保溫1～2h后，進行多道次軋制，累計壓下量為＞60％，隨后于600℃保溫1h取出空冷至室溫，獲得溫軋板坯。?

4、溫軋板坯經冷軋(軋制溫度不高于500℃，壓下量≥50％)后，以≥10℃/s的速度加熱至奧氏體低溫區900～950℃，保溫1～5s后，以≥5℃/s的冷卻速度冷卻至700～800℃，隨即單道次或多道次連續軋制，總壓下量為50％～70％，隨即冷卻至室溫。?

本發明主要利用普碳鋼為原料，充分利用了細晶強化(鐵素體基體平均晶粒尺寸＜2μm)以及復相強化方式，通過一種簡便的TMCP工藝方式獲得屈服強度達到高于550MPa級的普碳鋼，且通過軋制階段及冷卻階段的參數控制，可以獲得多樣化的組織匹配，而不再單純局限于鐵素體+珠光體組織，同時保證鐵素體的平均尺寸＜2μm，總延伸率＞15％，從而在獲得高強度的同時能夠保證良好的塑性，顯示了這一工藝方法的優越性。本發明的方法工序簡單，可操作性較強，并且具有良好的工業應用前景。?

附圖說明

圖1具有超細晶等軸鐵素體和珠光體組織的普碳鋼微觀組織圖；?

圖2是圖1具有超細晶等軸鐵素體和珠光體組織的普碳鋼室溫拉伸曲線；?

圖3具有針狀鐵素體以及多邊形鐵素體組織的普碳鋼微觀組織圖；?

圖4是圖3具有針狀鐵素體以及多邊形鐵素體組織的普碳鋼室溫拉伸曲線。?

具體實施方式

(1)在50Kg真空感應爐內冶煉普碳鋼，然后澆鑄成φ150mm×500mm的圓柱形鑄坯，其化學成分按重量百分比為C?0.14％，Si?1.0％，Mn1.80％，P0.008％，S?0.006％，余量為Fe及不可避免的雜質；將鑄坯置于高溫電阻爐內，加熱至1100℃保溫2h后，在實驗室φ450軋機上經8道次軋制成厚40mm的熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體+珠光體組織。?