专利名称：一种低成本含硼钢及其制造方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及到一种低成本含硼钢及其制造方法。
背景技术：
B作为钢中加入的合金元素，其有益作用的发现由来已久，如在钢中加入0.001% 0.002%的B就可以显著提高钢的淬透性，增大钢材的可淬透尺寸，提高淬火后钢材截面内组织和性能的均匀性；B还被用来提高一些钢的高温力学性能，如高温蠕变性能和持久强度。早在二十世纪初，国外就开始了在钢中添加微量B的尝试。国内在含B钢的发展上相对落后，在上世纪八十年代，国内才开始B对钢种性能的影响研究工作，如贺信莱等曾对B元素对提·高奥氏体钢淬透性的作用机理进行了研究，认为偏聚于奥氏体晶界B的作用与体材料的成分和杂质含量密切相关。虽然国内外研究者开展了多年的B对钢组织和性能的影响研究工作，然而目前生产高强度低合金含硼钢仍需要在钢中添加大量其它微合金元素。“一种强韧性匹配良好的特厚调质钢板及其制造方法”(公开号CN101660100)发明涉及的一种强韧性匹配良好的特厚调质钢板及其制造工艺，采用低C-Mn-(Ti+V+B)微合金钢的成分体系作为基础，进行(Cu+Ni+Mo+Cr)合金化，获得均匀优良的强韧性、强塑性匹配。所述的成分质量百分比为:C0.07% 0.11% ；Si ^ 0.20% ；Mn0.95% 1.45% ;P^0.013% ;S 彡 0.003% ；Cr0.15% 0.45% ；Cu0.1 % 0.35% ；Ni0.20% 0.50% ;Mo0.15 % 0.45 % ；Als0.04 % 0.06 %，Ti0.006 % 0.0il % ；V0.02 % 0.06 % ;N彡0.0070% ；B0.0007%— 0.0014% ;其余为Fe和不可避免的杂质。“强韧性、强塑性的钢板及其制造方法”(公开号CN101565800)发明提供一种HT780钢板及其制造方法。该HT780钢板包含(重量百分比)C:0.050 % 0.090 %，S1:(0.15%, Mn:1.00% 1.50%, P..( 0.013%, S..( 0.003%, Cr:0.40% 0.80%, Cu:0.25% 0.55%, Ni:0.40% 0.90%, Mo:0.25% 0.55%, Als:0.04% 0.06%, Ti:0.005% 0.011 %, V:0.015% 0.045 %，N:彡 0.004%, Ca:0.001 % 0.005 %，B:
0.0006% 0.0013%，其余为铁和不可避免的夹杂物。由以上对比可知，目前B主要作为提高淬透性元素加入钢中，且通过与Cu、N1、Cr、Mo、V等其它微合金元素交互作用来强化基体。另外，现有技术中，对钢中O、N含量没有明确的限制，或者是限制范围较宽，这样会使钢中O、N与B元素结合，影响B对提高强度的贡献。
发明内容
本发明提供一种成分简单、工艺灵活的低成本含硼钢及其制造方法，在钢的化学成分设计方面，取消V、Mo、Cr、N1、Cu等元素的加入，降低生产成本。通过在LF精炼后期加入铝脱氧、加入钛铁固氮，控制钢中O、N含量，最后加入硼铁，保证硼的收得率以及硼在钢中分布的均匀性。本发明提供了通过调整加热、热轧、冷却制度来获取强度级别为460MPa、500MPa、550MPa低成本含硼钢的制造方法。进一步的，发明中所涉及钢的化学成分为，C0.05% 0.08%、Si0.10 %
0.25%, Mnl.60 % 1.80 %、Als0.03 % 0.045 %、Ti0.030 % 0.045 %、B0.003 %
0.009%,P ( 0.025%,S ( 0.015%,O ( 0.0015%,N ^ 0.0025%，其余为 Fe 以及不可避免的杂质。本发明基于如下理由选择合金元素种类及其含量:C是影响钢材力学性能的关键元素，本发明确定的碳含量范围为0.05% 0.08%,目的是降低碳当量,提高钢材的综合性能。Si是炼钢脱氧的必要元素，具有一定固溶强化的作用，并能抑制第一类回火脆性，改善马氏体回火稳定性，提高回火温度，本发明Si含量范围为0.10% 0.25%。Mn是提高钢的强度和淬透性的廉价元素，本发明Mn的含量为1.60% 1.80%。Al:铝是脱氧元素，为了达到良好的脱氧效果，保证钢水中溶解氧小于15ppm，确保熔炼过程中不生成B2O3，本发明的Als含量范围为0.03% 0.045%。T1:加钛的主要作用是固定钢中的N，钛含量为
0.030% 0.045%。B:本发明加入B的作用是利用B元素在晶界的偏聚提高钢的强度，B含量范围0.003% 0.009%。本发明的钢中杂质元素P彡0.025%，S彡0.015%，以减少杂质元素的有害作用。本发明的钢中控制OS 0.0015%，N^0.0025%,目的是保证硼不与氧和氮结合而影响其对提高强度的贡献。本发明所涉及的低成本含硼钢的制造方法由以下步骤组成:熔炼一合金化处理一连铸一加热一轧制一冷却。主要特点为:1、合金化处理。在LF精炼后期加入铝和钛铁调整钢的化学成分，最后加入硼铁。2、钢坯加热。加热温度1150±30°C，加热时间90 120min。3、热轧。开轧温度1120±30°〇，终轧温度820±301:。4、冷却。开始冷却温度780±30°C ;终止冷却温度(500 540) ±30°C。本发明所涉及的加热、热轧工艺按钢板的强度级别要求在上下限范围之内调整，生产460MPa级别含硼钢时，钢中B含量0.003% 0.0049%，终止冷却温度540±30°C。生产500MPa级别含硼钢时，钢中B含量0.005% 0.0069%，终止冷却温度520±30°C。生产550MPa级别含硼钢时，钢中B含量0.007% 0.009%，终止冷却温度500±30°C。进一步的，前述所涉及的低成本含硼钢金相组织以板条贝氏体和上贝氏体为主，并且组织中原始奥氏体晶界明显。按上述方案生产的含硼钢具有以下有益效果:1、化学成分设计简单，取消了 V、Mo、Cr、N1、Cu等元素的加入，生产成本低。2、制造工艺灵活,可以通过在LF精炼后期加入招和钦铁，最后加入砸铁的合金化处理方法来控制钢中的O、N含量。通过控制B元素加入量以及加热、热轧、冷却温度的调整，来获取强度级别为460MPa、500MPa、550MPa的含硼钢。本发明所涉及的化学成分设计和制造方法解决了现有技术中存在的含硼钢化学成分设计复杂，生产成本高，钢中0、N含量过高而影响B对提高强度贡献的问题。通过控制钢中硼不与氧和氮结合，保证钢中固溶硼含量，提高B元素的强化效果。
具体实施例方式
本发明的化学成分如表1，本发明的实际工艺参数如表2，本发明的实物力学性能如表3。
表1化学成分，Wt %
权利要求
1.一种低成本含硼钢，其特征在于钢的化学成分的重量百分比为:C0.05% 0.08%、Si0.10 % 0.25 %、Mnl.60 % 1.80 %、Als0.03 % 0.045 %、Ti0.030 % 0.045 %、B0.003% 0.009%、P ≤ 0.025%、S ≤ 0.015%、0 ≤ 0.0015%, N ^ 0.0025%，其余为 Fe以及不可避免的杂质。
2.一种用于权利要求1所述的低成本含硼钢的制造方法，主要包括熔炼一合金化处理—连铸一加热一轧制一冷却，其特征在于: 1)合金化处理:在LF精炼后期加入铝和钛铁调整钢的化学成分，最后加入硼铁； 2)钢坯加热:加热温度1150±30°C，加热时间90 120min； 3)热轧:开轧温度1120±30°〇，终轧温度820±301:； 4)冷却:开始冷却温度780±30°C;终止冷却温度(500 540) ±30°C。
3.根据权利要求2所述的一种低成本含硼钢的制造方法，其特征在于:钢中B含量.0.003% 0.0049%，终止冷却温度 540±30°C。
4.根据权利要求2所述的一种低成本含硼钢的制造方法，其特征在于:钢中B含量.0.005% 0.0069%，终止冷 却温度 520±30°C。
5.根据权利要求2所述的一种低成本含硼钢的制造方法，其特征在于:钢中B含量.0.007%— 0.009% ，终止冷却温度 500±30°C。
全文摘要
本发明公开一种低成本含硼钢及其制造方法，钢的化学成分重量百分比为C0.05％～0.08％、Si0.10％～0.25％、Mn1.60％～1.80％、Als0.03％～0.045％、Ti0.030％～0.045％、B0.003％～0.009％、P≤0.025％、S≤0.015％、O≤0.0015％，N≤0.0025％，其余为Fe以及不可避免杂质。在LF精炼后期，通过加入铝脱氧、加入钛铁固氮，控制钢中O、N含量，最后加入硼铁，保证硼的收得率以及硼在钢中分布的均匀性。加热温度1150±30℃，加热时间90～120min；热轧开轧温度1120±30℃，终轧温度820±30℃；开始冷却温度780±30℃；终止冷却温度(500～540)±30℃。本发明通过控制钢中硼不与氧和氮结合，保证钢中固溶硼含量，提高硼的强化效果。通过硼加入量的变化和加热、热轧、冷却温度的调整，可以获取强度级别为460MPa、500MPa、550MPa的低成本含硼钢。
文档编号C22C38/14GK103160738SQ20111041737
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者郭晓波, 赵成林, 王丽娟, 张维维, 黄磊, 高玉明, 张之胜, 李文斌, 李广龙, 赵坦 申请人:鞍钢股份有限公司