[發明專利]一種高性能低合金中厚鋼板及其制備方法

有效

• 申請號: 201510342528.1
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104878293B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 王學敏;尚成嘉;楊善武;陳琳;卜凡征;徐翔宇
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C21D8/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及一種高性能低合金中厚鋼板及其制備方法，尤其涉及一種利用兩相區軋制控制相間沉淀中厚鋼板的制備方法，屬于熱軋鋼板的生產技術領域。

背景技術

對于含Nb、V、Ti等強碳化物形成元素的微合金鋼，在對其進行熱軋處理時，鋼中碳氮化物的析出過程可以分為三類：(a)奧氏體中的析出，也就是形變誘導析出；(b)鐵素體中的過飽和析出；(c)?γ→α相變時的相間析出（相間沉淀）。Honeyeombe、Patricio?L、Amin等學者對這三類析出作了細致的研究，表明奧氏體中的析出相對鋼屈服強度的提高并沒有什么貢獻，而鐵素體中的過飽和析出和相間析出對材料屈服強度的提高有重要的影響。

在上述微合金鋼的奧氏體向鐵素體轉變過程中，細小的碳氮化物會在γ/α相界面周期性的形核生長，最終這些碳氮化物非常有規律的成排地附著在鐵素體基體上，這就是相間析出（相間沉淀）。目前，已經有不少學者對低碳微合金鋼中細小碳氮化物顆粒的相間析出行為進行了研究。楊哲人、趙愛民、王昭東等課題組通過TMCP工藝以及等溫相變方式，分別研究了Ti、Ti-Mo、Ti-V、Ti-Nb、Ti-Nb-Mo等高強度低合金鋼中的納米級碳化物的相間析出行為。王國棟等學者針對V-Ti微合金鋼中的相間析出進行了細致的研究，其通過在奧氏體再結晶區和非再結晶區進行兩階段軋制，?隨后以50?℃/s?的冷卻速率冷卻至680-750℃，?并在以上溫度等溫30min，使之發生鐵素體相變，大量的5-7nm的相間析出顆粒分布在鐵素體基體上，沉淀強化量可達到360MPa，使低合金鋼的抗拉強度和屈服強度大幅提高。

然而這些納米級相間析出顆粒都是通過等溫處理得到的，而且由于中厚板無法進行卷曲工藝（等溫處理），所以，迄今為止在中厚板的生產中利用相間沉淀的沉淀強化作用來提高鋼板強度很難實現。因此，設計一種簡單的軋制工藝，使微合金鋼中第二相顆粒能夠在動態相變過程中以相間沉淀的方式析出，并結合動態相變細化晶粒的作用來保證鋼板強度和良好的低溫韌性，這對發展高強高韌中厚板是十分有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高性能低合金中厚鋼板及其制備方法，鋼板厚度為10-20mm，利用兩相區軋制控制相間沉淀，使其屈服強度在420-520MPa，抗拉強度在530-630MPa，延伸率在30-35%，-20℃的V型沖擊功>75J。綜合力學性能優化匹配，以滿足實際應用。

本發明鋼板的化學成分質量百分比分別如下：C：0.05-0.10%，Si：0.10-0.30%，Mn：1.20-1.80%，P≤0.01%，S≤0.01%，N≤0.004%，Al：0.015-0.025%，Ti：0.025%-0.049%，Nb：0.01-0.10%，Mo：0-0.15%，其它為Fe和不可避免的雜質。

本發明的軋制工藝的技術參數如下：將鋼坯加熱到1100-1200℃保溫1.5-2.5h?，然后依次在奧氏體再結晶區、非再結晶區以及奧氏體/鐵素體兩相區內進行軋制，總壓下變形量為80-93%。其中第一階段為奧氏體再結晶區軋制，開軋溫度為1000-1100℃，終軋溫度為960-1000℃；第二階段為非再結晶區軋制，開軋溫度為900-960℃，終軋溫度為850-900℃；第三階段為奧氏體/鐵素體兩相區軋制，開軋溫度為800-770℃，終軋溫度為?600-700℃，該階段軋制變形量為50-70%。隨后以0.5-4℃/s的冷速冷至室溫。按上述方法中所述的合金成分和軋制方法獲得的鋼板，由于在兩相區進行一定道次的軋制，大量的碳化物顆粒以相間沉淀的方式析出，其成分為(Ti，Nb)C或(Ti，Nb，Mo)C，該析出相顆粒的的尺寸在5-10nm之間；同時鐵素體晶粒也進一步得到細化，最終熱軋態鋼板的屈服強度420-520MPa，抗拉強度530-630MPa，延伸率在30-35%，-20℃的V型沖擊功>75J；

上述利用兩相區軋制控制相間沉淀中厚鋼板中主要合金元素設計原理以及工藝控制原理如下：

合金元素鈦在本發明中的主要作用是，與C結合形成含鈦的碳化物，在軋制過程中少量的形變誘導析出的TiC顆粒對奧氏體再結晶有強烈的阻礙作用，從而使相變后得到的鐵素體組織細化，提高了鋼的強韌性；在連續冷卻的過程中的低溫區，Ti與合金元素鉬、鈮一起形成的納米尺寸的復合碳化物，在γ→α相變時，它們會以相間析出的形式析出并分布在鐵素體基體上，同時還有鐵素體中過飽和析出的碳化物，從而起到沉淀強化的效果。