[發明專利]一種超高強鋼板的生產方法

有效

• 申請號: 201210430214.3
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102899563A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 楊云清;周海斌;唐衛紅;陳衛金;楊俊;雷輝;于青;唐治宇;金貴才
• 申請（專利權）人: 湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C21D8/02;C21D1/18;C21C7/06;C21C7/10;C21C7/076
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 李由

技術領域

本發明屬于煉鋼技術，是一種超高強鋼板的生產方法。

技術背景

超高強度鋼是指其抗拉強度在1000MPa?以上，接近或超過2000MPa，?總伸長率>?10?%，且價格較廉的結構鋼。傳統的淬火-回火工藝不能滿足高強度鋼兼具一定韌性和廉價的要求。目前，一般高強鋼基本上都是通過添加合金元素來使鋼種性能達標，這樣得到的高強鋼成本較高，不利于節能降耗。為了降低生產成本，增加經濟效益，必須不斷對新工藝、新技術進行試驗研究。

珠光體(非形變態)?和貝氏體組織較難使鋼的抗拉強度高達2000MPa，馬氏體組織當可勝任。為兼具一定韌性,?應使鋼的組織呈位錯條狀馬氏體組織。半世紀以前已認識到淬火鋼中的殘余奧氏體能改善鋼的塑性和韌性，如條狀馬氏體被幾納米厚的殘余奧氏體所包圍，增加了韌性；利用奧氏體的熱穩定化現象，提出工具鋼無變形淬火和高速鋼工件無變形回火熱處理工藝。實驗證明，氫脆裂紋受阻于fcc?奧氏體，經300?℃回火含1.3?%?Si?的300M?鋼（殘余奧氏體約3?%）?對比4340?鋼（殘奧<?2?%），同樣析出ε碳化物，但應力腐蝕速率慢一個數量級。徐祖耀曾初步闡述低碳鋼中殘余奧氏體的重要作用。利用Thomas?等電鏡實驗結果,?徐祖耀計算證明：低碳鋼淬火時碳由馬氏體擴散至殘余奧氏體。Speer?等提出鋼的Q+P?熱處理工藝，即淬火(Q)?至Ms～Mf間后，經一定溫度保溫，使碳自馬氏體分配(partition)?至奧氏體，使一定量的奧氏體穩定至室溫以保證韌性。為阻礙Fe3C?的析出，?他們所設計的Q+P?鋼中含有1%～2?%Si?。徐祖耀在Speer等?Q+P?工藝基礎上，引入沉淀硬化機制，初步提出Q+P+T工藝，即在鋼中添加碳化合物形成元素，淬火后經碳分配外，并使馬氏體內析出彌散復雜碳化物，獲得較高強度及韌性配合。

研究表明，殘余奧氏體能有效提高材料的塑性和韌性,為在淬火鋼內得到一定量的穩定殘留奧氏體，提出熱處理時采用淬火（Quenching）-碳分配（Partitioning）-回火（Tempering）工藝，簡稱Q-P-T工藝，即鋼板淬火到一定溫度后保溫一定時間，碳自馬氏體分配至殘留奧氏體，然后在一定溫度回火合適的時間后，使其析出復雜碳化物，以增加強化作用。對0.2%C-Mn-Ti-B進行了類似Q-P-T工藝的熱模擬試驗，并對熱模擬后的試樣進行了組織觀察，得到的組織基本上是板條馬氏體組織及一定量的殘余奧氏體。

采用Q-P-T工藝對0.2%C-Mn-Ti-B進行了試驗研究，然后在各母板上切取兩個拉伸試樣、兩組沖擊試樣、一個金相試樣和一個硬度試樣，得到的性能如表1。從表中可看出，不僅強度比原來有所提高，而且沖擊、延伸率、硬度等比試驗前都有所提高。

表1??采用Q-P-T工藝對0.2%C-Mn-Ti-B進行試驗的性能檢測結果

通過上述試驗研究可知，采用Q-P-T工藝確實可以改善高強鋼的性能，而且還可減少合金元素添加量。因此，可通過Q-P-T工藝在0.15%左右的碳含量高強鋼的試制，優化在少加合金元素的基礎上來達到1100MPa級以上的超高強鋼化學成分，以降低高強鋼的生產成本，同時提高高強鋼的塑性和韌性。

中國專利申請200610018011.8“易焊接調質高強度鋼板及其生產方法”，中國專利申請200710193023.9“一種高強度鋼板及其制備方法”，中國專利申請200710193027.7“高強度鋼板及其制備方法”，分別為80kg、100kg、110kg級高強鋼板生產技術，采用離線淬火+回火工藝（Q+T），鋼板最終組織為回火馬氏體。以上專利中鋼板成分添加了高含量的Mo、Ni、V、Ti、Nb等貴重合金，以保證鋼板性能及工藝的適應性，生產成本高。

所以，現有技術中高強鋼板生產存在的問題是：高強鋼板成分中添加了高含量的Mo、Ni、V、Ti、Nb等貴重合金，以保證鋼板性能及工藝的適應性，鋼板生產成本高；高強鋼板強度達1000MPa時，鋼板塑性及韌性差，其延伸率小于10%；目前（Q+T）及TMCP生產工藝已不能生產1100MPa以上高強度鋼板滿足制造行業的需求；1200Mpa以上超高強度寬厚板目前沒有批量生產的成熟工藝及生產方法。

發明內容