[發(fā)明專利]一種低屈強(qiáng)比高塑性超細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110218100.8
• 申請(qǐng)日: 2011-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN102277539A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹雨群;劉朝霞;趙晉斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/50
• 分類號(hào): C22C38/50;B21B37/00;C21D1/18
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)鋼，具體地說是一種低屈強(qiáng)比高塑性超細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

21世紀(jì)鋼鐵仍是占主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)材料，沒有一種材料能夠全面代替鋼鐵。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)面臨著節(jié)省資源、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的三大壓力。因此，改善鋼材質(zhì)量，降低成本，開發(fā)與人類友好的鋼鐵材料，大幅度提高其綜合力學(xué)性能，已成為鋼鐵材料研究的主要方向。其中，采用熱機(jī)械控制軋制技術(shù)（TMCP）和形變誘導(dǎo)鐵素體相變技術(shù)（DIFT）低成本地生產(chǎn)細(xì)晶粒高強(qiáng)度鋼是當(dāng)前冶金行業(yè)的發(fā)展方向。

通常，鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度與晶粒直徑d的-1/2次方成正比，晶粒細(xì)化將使鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度顯著提高，但晶粒細(xì)化對(duì)屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)比對(duì)抗拉強(qiáng)度的貢獻(xiàn)更大，晶粒越細(xì)屈強(qiáng)比越高。屈強(qiáng)比的升高將導(dǎo)致鋼材的冷成型性能顯著下降。另外，晶粒越細(xì)，強(qiáng)度提高，室溫延伸率越小。因而，高屈強(qiáng)比、低塑性是現(xiàn)有超細(xì)晶生產(chǎn)技術(shù)尚需解決的難題。

近年來的研究表明，在鋼材中的超細(xì)晶組織中引入適量的相對(duì)粗大的晶粒，即造成雙峰尺寸分布的晶粒結(jié)構(gòu)，可以在強(qiáng)度損失很小的情況下極大提高延伸率。中國專利CN101225459A通過熱處理+冷變形的方法在14MnNb鋼中獲得了具有雙峰尺寸分布的超細(xì)晶組織，使鋼材塑性大幅度提高。中國專利CN?1632138A中通過熱處理+溫變形+冷變形的工藝方法，在亞共析鋼中獲得了雙峰晶粒尺寸分布超細(xì)晶組織。但是，通過上述工藝方法并未解決屈強(qiáng)比的問題。如，在中國專利CN?101225459A中所獲得的材料的屈強(qiáng)比接近于0.9。

發(fā)明內(nèi)容

為了在很小強(qiáng)度損失的條件下大大提高超細(xì)晶鋼的常溫塑性，降低屈強(qiáng)比，提高鋼材的冷成型性能，拓寬超細(xì)晶鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍，本發(fā)明的目的是提供一種低屈強(qiáng)比高塑性超細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼及其制造方法。通過該工藝處理的微合金低碳鋼，具有低屈強(qiáng)比、高塑性、高強(qiáng)度的特性。該工藝方法結(jié)合TMCP+離線熱處理工藝方法，可經(jīng)濟(jì)地應(yīng)用于具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能的超細(xì)晶鋼板材的生產(chǎn)。

一種低屈強(qiáng)比高塑性超細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼，其特征在于：該鋼中化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C：0.06～0.09%，Si：0.15～0.25%，Mn：1.20～1.50%，?P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.020～0.040%，V：0.010～0.030%，Ti：0.008～0.015%，Cr：0.10～0.30%，Ni：0.10～0.30%，?Cu：0.10～0.30%，Al：0.010～0.050%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明中，Cr、Ni、Cu等合金元素主要起到強(qiáng)化作用。

一種低屈強(qiáng)比高塑性超細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼的制造方法，其特征在于該制造方法具體要求如下：

軋制工藝：采用控軋控冷工藝，軋前連鑄坯加熱溫度為1180℃～1200℃；采用奧氏體再結(jié)晶區(qū)和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)兩階段控制軋制，粗軋每道次壓下率10～15%，粗軋終軋溫度1000～1050℃，粗軋成1.6~2.0倍成品厚度的中間坯；精軋開軋溫度為850～870℃，每道次壓下率為10～15%，精軋終軋溫度800～830℃；軋后采用層流冷卻，終冷溫度550～630℃，冷卻速率7～10℃/s，隨后空冷；

熱處理工藝：將空冷之后的鋼板再進(jìn)行加熱，加熱溫度介于Ac₁～Ac₃之間，隨后進(jìn)行兩相區(qū)淬火處理，淬火溫度在780～830℃，保溫時(shí)間為(1~3)?min?/?mm×板厚。最佳保溫時(shí)間為2?min?/?mm×板厚。

本發(fā)明通過采用控軋控冷工藝（TMCP），獲得了貝氏體組織。通過熱處理工藝，獲得了具有雙峰分布的超細(xì)晶結(jié)構(gòu)，鋼板屈服強(qiáng)度450～530MPa，抗拉強(qiáng)度為670～760MPa，延伸率≥27%，屈強(qiáng)比Rt0.2/Rm≤0.70。?

本發(fā)明通過微合金化和控軋控冷提高鋼板的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，通過兩相區(qū)淬火或回火增加析出物析出幾率，獲得均勻的具有雙峰分布的超細(xì)晶粒鐵素體結(jié)構(gòu)，使材料具有低屈強(qiáng)比、超塑性、高強(qiáng)度等特性。生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)，成本低、獲得的材料綜合性能優(yōu)異。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、在鋼中獲得具有雙峰分布的粗細(xì)不同的晶粒的組織，來彌補(bǔ)單純超細(xì)晶粒鋼塑性較低的現(xiàn)象。

2、通過簡(jiǎn)單的熱處理方法，充分發(fā)揮鋼中彌散析出相的強(qiáng)化作用，使鋼材的抗拉強(qiáng)度大幅上升，屈強(qiáng)比下降，屈強(qiáng)比低于0.70。