[發明專利]一種500MPa級超細晶工程機械用鋼及制造方法

無效

• 申請號: 201310289099.7
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103388109A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 溫利軍;徐建東;董瑞峰;趙超
• 申請（專利權）人: 內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C21D8/02
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域：

本發明涉及一種500MPa級超細晶工程機械用鋼及制造方法，特別涉及控軋+控冷工藝。屬于材料成型技術領域，?

背景技術：

隨著機械行業和材料科學的發展，以及國家節能減排的要求，設備減重已成為必然的發展趨勢。工程機械用鋼由于使用環境惡劣，而且經常承受動載荷，所以工程機械用鋼除強度要求較高外，還要求具有高韌性，而韌性與晶粒大小成反比，晶粒越細小，金屬的韌性越好。傳統的強度500?MPa級工程機械用鋼一般都是采用淬火+回火的工藝，屬回火馬氏體調質鋼，這類鋼種需要加入較高的合金量以保證淬透性，造成鋼種的成本大幅度增加，貴重合金資源大量消耗，同時生產過程長，工藝設備投入增多，能耗大。同時鋼種經調質處理后雖然強度可以達到500MPa級，綜合力學性能也可適當調整，但鋼種的焊接性能較差。

隨著近年來材料冶金科學的發展，以及軋制、控冷設備的發展，現在具備了直接采用控軋+控冷工藝生產屈服強度500?MPa級工程機械用鋼可能。專利號：CN101481774A“一種屈服強度500MPa級低裂紋敏感性鋼板及其制造方法”，所涉及的鋼種就是用控軋+控冷工藝直接生產500MPa級鋼板，沒有熱處理工序，鋼板的韌性較好。但就成分設計而言，該專利所涉及的鋼的Mn、Si含量較高，且含有B。Mn含量較高會增加成本，Si含量高會導致板坯加熱時表面生成的氧化鐵皮難以去除，鋼中含B會加大鋼水冶煉難度，含B鋼水澆鑄時，板坯表面出現裂紋的風險增加。

發明內容

本發明的目的是提供一種生產周期短，生產成本低，鋼板表面質量良好、韌性優良的屈服強度500MPa級的超細晶工程機械用鋼制造方法。

本發明的技術方案：

500MPa級超細晶工程機械用鋼，鋼的化學成分包括，按重量百分比：C：0.04～0.08%;?Si：0.1～0.3%;?Mn：1.6～1.75%;?P：≤0.015%;?S：≤0.005%;?Nb：0.035～0.07%;?Cr：0.25～0.45%;?Ti：0.007～0.018%;?N：≤0.007%;?O：≤0.003%;其余為鐵和不可避免雜質。

上述屈服強度500MPa級超細晶工程機械用鋼的制造方法：

1）軋制成型工藝：連鑄坯加熱溫度1140-1180℃，加熱時間250～430分鐘；加熱好之后進行控制軋制，第一階段開軋厚度為板坯的厚度，第一階段開軋溫度1130～1170℃，第一階段終軋溫度≥990℃；第一階段軋制5～10道軋制；第二階段鋼板的開軋厚度為2-3.5倍成品鋼板厚度，第二階段鋼板開軋溫度為930～970℃，第二階段終軋溫度為820～850℃；第二階段軋制5～7道次；

2）將上述軋制后的鋼板進行層流冷卻，冷卻速度為10～28℃/s，終冷溫度為450～530℃。

對上述加熱好的連鑄坯是在奧氏體再結晶區、未再結晶區進行控制軋制。上述第一階段的軋制即為奧氏體再結晶區控制軋制，通過高溫區的奧氏體再結晶控制軋制，充分細化奧氏體晶粒；奧氏體再結晶控軋結束后，中間坯在輥道上擺動降溫，降溫方式為自然空冷，降溫至第二階段開軋溫度開始軋制。第二階段的軋制屬于非再結晶控軋，通過Nb的碳氮化物析出，釘扎位錯，晶粒內部在軋制變形下產生應變，通過多道次軋制，晶粒內部積累了大量的形變能和相變形核位置；通過軋后的快速冷卻和低的終冷溫度，得到以4～8μm大小的針狀鐵素體為主的組織。

本發明不需熱處理工藝，只采用控軋+控冷工藝生產，不添加Mo、Ni昂貴的合金元素，也不添加B容易影響鋼板面質量的元素。與已有技術比較，具有下列顯著的優點和效果：

1）本發明采用低成本成分設計，只使用了廉價的Cr/Mn等淬透性元素，通過細晶強化、沉淀強化和位錯強化作用，使得屈服強度達到了500MPa以上，省去了熱處理工藝，工藝路線簡單，鋼板表面質量良好。

2）本發明鋼板是以針狀鐵素體為主的組織，針狀鐵素體具有良好的塑性和韌性。

3）材料低溫韌性較好，韌脆轉變溫度低于-60℃；常溫夏比沖擊功可以達到200J以上。

4）本發明屈服強度500MPa級超細晶工程機械用鋼的屈服強度在510～590MPa之間，抗拉強度在580～650MPa之間，延伸率≥18%。?

5）鋼板的成分和工藝設計合理，工藝制度比較寬松，可在寬厚板線上穩定生產。

6）鋼板表面質量良好，沒有裂紋、麻坑等表面質量缺陷。

附圖說明

圖1為本發明金相組織圖。

具體實施方式