[發明專利]具有雙峰尺度鐵素體組織的高強鋼及其低成本制備方法

有效

• 申請號: 201610628277.8
• 申請日: 2016-08-03
• 公開（公告）號: CN106011422B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 楊躍輝;李敬;苑少強
• 申請（專利權）人: 唐山學院
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;C22C38/04;C22C38/02
• 代理公司: 北京迎碩知識產權代理事務所(普通合伙)11512
• 代理人: 張群峰,呂良

技術領域

本發明總體涉及一種高強鋼及其制備方法，尤其涉及一種具有雙峰尺度鐵素體晶粒分布的高強鋼及其低成本制備方法。

背景技術

先進鋼鐵材料的主要特征是超細晶、高潔凈度和高均勻性，其核心理論和技術是實現鋼材的超細晶或超細組織。目前，通過控制軋制和控制冷卻技術的應用，已經能夠使用Q235普通低碳鋼生產出具有超細組織的高強鋼，其屈服強度可實現翻一番。但有研究表明，超細晶粒或組織也會導致鋼的加工硬化能力和均勻伸長率降低，裂紋敏感性增加，限制了其應用范圍的擴展。

針對Cu合金的研究表明，通過在面心立方合金的細晶基體中引入尺寸相對較大的晶粒，獲得雙峰晶粒尺寸分布，細小的晶粒保證材料具有高的強度，較大的晶粒則保證其塑形，從而可以得到更好的強度和塑性平衡。對于鋼鐵材料而言，通過單相晶粒的雙峰尺度分布來實現性能的優化，也有利于提高其耐腐蝕性。

目前，通過冷軋或溫軋及多次熱處理的使用，能夠獲得雙峰尺寸超細晶鐵素體+彌散碳化物的組織或“雙峰鐵素體晶粒+不均勻分布的納米碳化物”的微細晶組織，但其塑性均較差，均勻伸長率低于6％，且工藝路線較長，生產過程控制難度較大，限制了進一步的推廣應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有高強度、高塑性、高加工硬化指數及低的屈強比的雙峰晶粒尺度分布的700MPa級高強鋼；本發明要解決的技術問題是上述具有雙峰晶粒尺度分布的高強鋼的低成本制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：通過板料冷軋和兩相區熱處理，控制冷變形晶粒的再結晶過程及相變過程，獲得不同尺度的鐵素體晶粒。

本發明制備方法所用原料板為普通低碳鋼板；所述原料板的化學成分的質量百分含量為：C 0.10％～0.20％、Si 0.10％～0.20％、Mn 0.60％～0.70％、P≤0.015％、S≤0.01％，余量為Fe和不可避免的雜質，組織構成為鐵素體及少量珠光體。

本發明制備方法包括板料冷軋和一次熱處理工序：所述冷軋工藝：總變形量不小于50％；所述熱處理采用兩相區熱處理：保溫溫度位于兩相區下限，對于普通低碳鋼為720-760℃，保溫時間為5-60min，水冷。

利用本發明的制備方法制得的高強鋼具有雙峰尺度的晶粒尺寸分布，分布峰值分別在2-6μm和10-15μm。組織結構為粗大多邊形鐵素體晶粒和細小準多邊形鐵素體晶粒嵌合共存，細小晶粒均勻分布于粗大晶粒周圍，且較小晶粒(小于10μm)在視場中所占的面積比例為45％-70％。

利用本發明的制備方法制得的高強鋼具有優良的綜合力學性能，屈服強度≥650MPa，抗拉強度≥800MPa，均勻伸長率≥10.0％，加工硬化指數≥0.20，屈強比低于0.90。

發明人還進一步發現，當冷變形累積變形量控制在50-60％時，熱處理溫度取730-750℃，保溫時間為10-30min，水冷后得到的鋼板具有最為優良的綜合力學性能，其中平均屈服強度≥700MPa，抗拉強度≥850MPa，同時也能保證更高的均勻伸長率。這可能是由于在上述工藝區間內所得到的鋼組織中細小鐵素體晶粒與粗大鐵素體晶粒達到了最優的組合。

本發明僅采用一次冷變形和一次熱處理工藝，就得到了具有雙峰尺度分布的單一鐵素體組織的高強鋼，所用原料板成本低廉、生產工藝簡單。

附圖說明

圖1是本發明中采用冷軋后兩相區保溫5min后淬火得到的鋼的組織照片。

圖2是本發明中采用冷軋后兩相區保溫5min后淬火得到的鋼的晶粒尺度分布。

圖3是本發明中采用冷軋后650℃保溫15min后淬火得到的鋼的組織。

圖4是本發明中采用冷軋后800℃保溫30min后淬火得到的鋼的組織。

圖5是本發明中采用冷軋后800℃保溫30min后淬火得到的鋼的晶粒尺度分布。

圖6是本發明中采用冷軋后850℃保溫5min后淬火得到的鋼的組織。

具體實施方式

下面通過具體實施例并結合附圖來詳細描述本發明的具有雙峰尺度鐵素體組織的高強鋼的低成本制備方法。本領域技術人員應該理解，下述實施例僅是對本發明的示例性說明，并非用來對本發明進行任何限制。

實施例1

原料板鋼種化學成分按照質量百分數計：C 0.10％～0.20％、Si 0.10％～0.20％、Mn 0.60％～0.70％、P≤0.015％、S≤0.01％，余量為Fe和不可避免的雜質，板料厚度5.5mm，組織構成為鐵素體和少量珠光體。