[發明專利]一種利用超細奧氏體強化相變實現組織細化的方法

在審

• 申請號: 202011379399.0
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112522489A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 朱國輝;丁漢林
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;C22C38/00;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/14
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明公開了一種利用超細奧氏體強化相變實現組織細化的方法，加熱鋼材溫度為1150～1250℃，然后進行粗軋，粗軋溫度不高于1100℃；粗軋后進行精軋，精軋過程中控制精軋溫度不高于950℃；終軋后在相變前采用的冷卻速度大于10℃/s。本發明顯著減少了組織細化所要求的壓縮比。并且可以通過調控粗軋后奧氏體的晶粒尺寸，來控制奧氏體動態再結晶臨界應變滿足不同規格的大型結構用鋼的實際壓縮比實現組織細化，提高鋼的強塑性和低溫韌性。

技術領域

本發明涉及一種通過全流程控軋控冷實現熱軋鋼材組織細化的方法，尤其涉及的是一種利用超細奧氏體強化相變實現組織細化的方法。

背景技術

為了滿足大型海洋石油平臺、全天候鐵路列車、大型橋梁以及極地石油鉆機等大型工程的實際需求，需要工程結構用鋼的大型化和高性能化。其中大型化主要是指產品尺寸和規格的大型化，典型產品包括厚板、厚重H型鋼等。高性能化除了要求提高結構用鋼的強度和塑性之外，還特別對其低溫韌性提出了要求，來滿足能源戰略資源重點從內陸向深海、北極等高寒地區的轉移，以應對在氣候惡劣條件下工程結構的安全性要求。兼具高強度和高低溫韌性的大型結構用鋼在Yamal工程、北歐海洋石油平臺、北極鐵路、北極大橋等重大工程中的應用具有重大的戰略意義。

組織細化是在不犧牲塑性的前提下，可以顯著提高強度和低溫韌性的最為有效的方法。通過軋制過程的全流程控制，在不依賴大量合金元素添加的情況下實現組織細化，可實現高性能鋼鐵材料的低成本制造。對于鋼鐵材料的組織細化，常用的方法為TMCP(Thermo-Mechanical Control Processing)技術，其科學原理是“應變誘發相變”，技術關鍵是“低溫”和“大壓下”。但是，低溫軋制往往要求較大的軋制載荷，且易導致軋輥表面嚴重磨損。更為重要的是，對于大型結構用鋼，由于連鑄坯尺寸的限制，產品的總壓縮比十分有限，致使其在整個軋制過程中的應變累積難以達到“大壓下”的技術要求。

對于鋼鐵材料組織細化的控制軋制和控制冷卻技術，盡管多年來已經具有大量的研究工作，但是其研究的核心技術基本都是基于“應變誘發相變”的傳統模式(TMCP技術)，即在控制軋制過程中通過低溫和第二相粒子的析出，抑制奧氏體的再結晶過程來實現大的應變積累。例如，專利201510686845.5提供了一種極地用低溫韌性優異的高強度船用鋼及其制備的TMCP工藝，該發明通過Nb、V、Ti等微合金化，結合大壓下工藝，控制奧氏體再結晶，其技術要求再結晶區粗軋溫度為975～1100℃、累積壓下率48～63％，非再結晶區軋制的中間坯溫度為790～860℃、累積壓下率38～60％。中國發明專利201410505138.7提供了一種船用鋼板的TMCP軋制工藝，其技術要求二階段開軋溫度為950～970℃、累積壓下率為30～35％，三階段開軋溫度為830～850℃、終軋溫度為750～780℃、累積壓下率為48～52％。總結其核心內容主要是研究在控制軋制過程中如何通過低溫和第二相粒子的析出，抑制奧氏體的再結晶過程來實現大的應變積累。

而針對厚板等大型結構用鋼的組織細化，主要是采用超快冷技術實現組織細化，如日本JFE鋼鐵公司開發的強力冷卻裝置Super-CR(S.Endo,N.Nakata.Development ofthermo-mechanical control process(TMCP)and high performance steel in JFESteel.JFE Tech.Rep.2015,20:1-7)，中國的東北大學開發的新一代TMCP(NG-TMCP)技術(王國棟.新一代TMCP技術的發展.軋鋼.2012,29(1):1-8)。這些技術的核心均是以軋后超快冷的方式保持軋制過程中形成的變形組織中所具有的大的應變積累來實現組織細化，并沒有解決大型結構用鋼在實際軋制過程中難以得到大的應變積累的本質問題

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何在軋制過程中通過晶界強化相變細化組織，提供了一種利用超細奧氏體強化相變實現組織細化的方法。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發明包括以下步驟：