[發明專利]一種低成本高性能中碳鋼的生產工藝

有效

• 申請號: 201810301767.6
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108411086B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 馮運莉;寧江利;宋卓斐;王黎光;段寶美;孟冉冉;張馨月;曹闊
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C21D1/18;C22C38/02;C22C38/04
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂芳

本發明公開了一種低成本高性能中碳鋼的生產工藝，其包括熱處理和溫軋工序；所述熱處理工序：將中碳鋼坯料在加熱爐內加熱到850～865℃，保溫；然后將坯料投入84～88℃的熱水中進行淬火。本方法首先通過對中碳鋼溫軋前的預處理，減少先共析鐵素體的析出量，增加珠光體的數量，并控制極少量的先共析鐵素體沿珠光體晶界呈條狀分布；然后通過合理控制溫軋工藝參數使鐵素體形成細小的亞晶粒，最終組織為超細鐵素體加顆粒狀碳化物的復相組織，從而顯著提升中碳鋼的力學性能。采用本方法生產的中碳鋼各項性能指標得到顯著提升，達到和商業合金鋼相當的強度性能；這不僅避免了昂貴合金元素的添加，并且減少的合金元素含量還有利于焊接性的提高。

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料制備技術領域，尤其是一種低成本高性能中碳鋼的生產工藝。

背景技術

碳鋼是近代工業中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工業國家，在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產量的同時，也非常注意改進碳鋼的質量，擴大品種和使用范圍。目前碳鋼的產量在各國鋼總產量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造工業，而且在近代的石油化學工業、海洋開發等方面，也得到大量使用。近年來，通過對鋼鐵材料進行劇烈塑性變形或溫變形，使傳統鋼鐵材料的力學性能得以顯著提升。研究表明，經過劇烈塑性變形如高壓扭轉，可使普通碳鋼的組織細化到納米級，從而使納米晶碳鋼的顯微硬度提高5～6倍，從2.5GPa左右提高到14GPa左右，這比同成分鋼經過高溫淬火得到的馬氏體硬度更高；即使是通常情況下很軟的純鐵，在納米晶結構狀態下也具有4～5GPa的極高硬度。可見，將成分簡單的中低碳鋼進行超細晶/納米晶化，可以獲得與一些商業合金鋼相當的強度性能。這不僅避免了昂貴合金元素的添加，也省略了合金鋼所需的復雜熱處理與熱加工工序，并且減少的合金元素含量還有利于焊接性的提高。這對于發展高性能、低成本短流程鋼鐵材料無疑是非常有利的。

目前有關亞微米/納米晶中碳鋼的制造方法均處于實驗室研究階段，都無法用于實際的軋制生產線。同時，目前關于亞微米/納米晶的研究主要集中在面心立方金屬材料，如Al、Ni、Cu等。因此迫切需要開發出適用工業生產的亞微米/納米晶中碳鋼的生產工藝及其控制方法，以提升普通碳鋼的綜合性能，降低生產成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種綜合性能好且可應用于工業生產的低成本高性能中碳鋼的生產工藝。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：其包括熱處理和溫軋工序；所述熱處理工序：將中碳鋼坯料在加熱爐內加熱到850～865℃，保溫；然后將坯料投入84～88℃的熱水中進行淬火。

本發明所述保溫時間為35～40min。

本發明所述溫軋工序：中碳鋼坯料在加熱爐內加熱到380～480℃，保溫后進行軋制，累計壓下率不小于80%，軋后空冷。所述保溫10～15min后進行軋制。

本發明所述中碳鋼的初始組織為鐵素體加珠光體，其中鐵素體含量大于40%，珠光體含量小于60%；上述初始組織經熱處理后，其組織中珠光體占比不小于86%，先共析鐵素體占比不大于14%。