专利名称：超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种超细晶低碳钢板材的制备方法，特别是涉及一种超细 晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材的制备方法。
背景技术：
超细晶钢具有极高的抗拉强度，近年来受到了广泛关注。已有报道，
利用马氏体单相组织冷轧后再结晶退火可以成功地制备超细晶低碳钢(Scr. Mater., 2002, Vol.47, p.893; Mater. Sci. Eng. A, 2006, Vol.432, p.216)。荆天辅 等人用马氏体或贝氏体组织温轧及随后退火方法，制备出了纳米粒状碳化 物和亚微米晶粒铁素体的高碳、中碳和低碳钢(专利ZL200510012940.3)。 Okistu等人采用单相奥氏体区热轧后空冷至"奥氏体+铁素体"两相区水淬 得到"马氏体+铁素体"双相组织，再进行91%压下量冷轧及再结晶退火， 获得了完全再结晶的亚微米晶铁素体+均匀分布纳米碳化物的低碳钢(Scr. Mater.， 2009， Vol.60, p.76)。 Azizi-Alizamini等人报道了用"完全奥氏体化淬 火+亚临界淬火+ 50%冷轧+再结晶退火"的方法在低碳钢中获得了双峰晶 粒尺寸分布铁素体及颗粒状碳化物组织，但其铁素体晶粒尺寸在2 15 pm 范围，故其屈服强度仅500 MPa，抗拉强度550 MPa(Scr. Mater.， 2007， Vol.57, p.1065)。本专利申请的发明人利用低碳钢完全奥氏体化后空冷到"奥氏体+ 铁素体"两相区淬火得到的"马氏体+铁素体"双相组织冷轧变形和再结晶 退火处理的方法，获得了以亚微米和少量几微米的铁素体晶粒为基体，且 其上分布着纳米碳化物颗粒的组织(申请号200810009135.9)。最近，本 专利申请的发明人用奥氏体温区控制轧制板坯空冷到"奥氏体+铁素体"两 相区淬火，得到"马氏体+铁素体"双相组织，再进行冷轧和退火处理的方 法，得到了高强度高塑性的等轴亚微米晶铁素体和纳米碳化物组织(申请 号200910074082.3)。上述方法涉及马氏体与马氏体+铁素体组织的冷轧变 形与再结晶退火，以及单相马氏体在回火温度范围内的温轧变形与退火。 马氏体或马氏体+铁素体组织的冷轧变形抗力大，生产上对轧机有较高要求， 一般现有轧机难于达到其轧制力要求；另外，轧制变形后需退火，增
加了生产工艺环节，工艺复杂，且增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种超细晶铁素
体和纳米碳化物低碳钢板材的制备方法，所述方法是将商用14MnNb低碳 钢铸锭热轧后空冷至奥氏体+铁素体两相区，迅速喷水淬火，得到马氏体+ 铁素体双相组织的板坯，将该板坯加热至^以下温度进行轧制，空冷到室 温，获得超细晶铁素体和纳米碳化物组织的低碳钢板材。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 (1)熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸成铸锭；(2)将铸锭加热到 1180 1220。C保温8 10h后进行热轧，终轧温度为980 1020 。C,得至U 3~5 mm厚的板坯；(3)板坯空冷至760 780 。C，喷水冷却到室温；(4)将板 坯重新加热到670-710 °C，保温5 10min，进行压下量为50% 60%的单道 次温轧，空冷到室温，最后获得1.2-2.5 mm厚的超细晶铁素体和纳米碳化 物的低碳钢板材。
用透射电子显微镜测得铁素体晶粒平均直径为0.7~1.2 )Lim,碳化物颗粒 平均直径为65 86nm。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果采用马氏体+铁素体双相组 织温轧，使轧制抗力大大降低；双相组织中马氏体是呈岛状分布的硬相，
铁素体是软相，这种软硬相混合组织轧制变形时会使软相产生大量的剪切 带及显著的晶体取向变化，从而导致最终动态再结晶晶粒晶体取向在空间 随机分布，增加大角度晶界形成几率，有利于改善拉伸强度和塑性综合性
能；无需变形后退火处理，使生产工艺简化，生产周期縮短，降低生产成 本。因此，本发明容易在现有轧制生产线上应用，具有较高的生产效率， 可经济地生产超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材。
图1是实施例1超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材微观组织的透 射电子显微镜照片；
图2是实施例2超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材微观组织的透射电子显微镜照片；
图3是实施例3超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材微观组织的透 射电子显微镜照片。
具体实施例方式
实施例1
用25 kg感应炉熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸直径100 mm的圆柱形 铸锭；将铸锭加热到1180。C保温10小时后热轧，终轧温度980 。C，得到 5 mm厚的板坯，空冷到760 。C，喷水冷却到室温;将板坯重新加热到670 。C， 保温10min，进行压下量为50%的单道次轧制，空冷到室温，最后获得2.5 mm厚的超细晶铁素体和纳米碳化物的低碳钢板材，用透射电子显微镜测得 铁素体晶粒平均尺寸为0.7 pm，碳化物颗粒平均尺寸为65 nm，微观组织照 片见图1。
实施例2
用25 kg感应炉熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸直径100 mm的圆柱形 铸锭；将铸锭加热到1200。C保温9小时后热轧，终轧温度1000。C，得到 4 mm厚的板坯，空冷到770 。C，喷水冷却到室温；将板坯重新加热到690 。C， 保温8min，进行压下量为55%的单道次轧制，空冷到室温，最后获得1.8 mm 厚的超细晶铁素体和纳米碳化物的低碳钢板材，用透射电子显微镜测得铁 素体晶粒平均尺寸为0.9 fim，碳化物颗粒平均尺寸为73 nm，微观组织照片 见图2。
实施例3
用25 kg感应炉熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸直径100 mm的圆柱形 铸锭；将铸锭加热到1220。C保温8小时后热轧，终轧温度1020。C，得到 3 mm厚的板坯，空冷到780 °C，喷水冷却到室温;将板坯重新加热到710 。C， 保温5min,进行压下量为60%的单道次轧制，空冷到室温，最后获得1.2 mm 厚的超细晶铁素体和纳米碳化物的低碳钢板材，用透射电子显微镜测得铁 素体晶粒平均尺寸为1.2 pm，碳化物颗粒平均尺寸为86nm，微观组织照片 见图3。
权利要求
1.一种超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材的制备方法，其特征是所述方法的步骤如下(1)熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸成铸锭；(2)将铸锭加热到1180～1220℃保温8～10h后进行热轧，终轧温度为980～1020℃，得到3～5mm厚的板坯，板坯空冷至760～780℃，喷水冷却到室温；(3)将上述板坯重新加热到670～710℃，保温5～10min，进行压下量为50％～60％的单道次温轧，空冷至室温，最后获得1.2～2.5mm厚的超细晶铁素体和纳米碳化物的低碳钢板材。
2. 根据权利要求1所述的超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材的制 备方法，其特征是所述超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材组织中铁 素体晶粒平均直径为0.7 1.2 )am，纳米碳化物颗粒平均直径为65 86 nm。
全文摘要
本发明公开一种超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材的制备方法，所述方法是熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸成铸锭；将铸锭加热到1180～1220℃保温8～10h后进行热轧，终轧温度为980～1020℃，得到3～5mm厚的板坯；板坯空冷至760～780℃，喷水冷却到室温；将板坯重新加热到670～710℃，保温5～10min，进行压下量为50％～60％的单道次轧制，空冷至室温，最后获得1.2～2.5mm厚的超细晶铁素体和纳米碳化物的低碳钢板材，其中铁素体晶粒平均直径为0.7～1.2μm，碳化物颗粒平均直径为65～86nm。本发明采用马氏体+铁素体双相组织温轧，轧后无需退火处理，使轧制抗力大大降低，具有生产工艺简化、生产周期缩短、生产效率高和生产成本低等优点，容易在现有轧制生产线上应用。
文档编号C21D8/02GK101671772SQ20091007564
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者张福成, 真 李, 王天生, 文 雷 申请人:燕山大学