一种屈服强度大于1100MPa的贝氏体结构钢板的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种屈服强度大于1100MPa的贝氏体结构钢板的制备方法，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.14％-0.18％、Mn：0.4％-0.6％、Si：0.6％-0.80％、S：≤0.010％、P：≤0.015％、Mo：0.50％-0.70％、V：0.06％-0.10％、Ce：0.05％-0.07％、N：0.0050％-0.010％、B：0.0025％-0.0035％、Al：≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：1）冶炼浇注；2）均热炉内加热，并进行控轧控冷；3）淬火回火热处理。
【专利说明】—种屈服强度大于IIOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种屈服强度大于IlOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着工业水平的发展，机械、能源、交通、建筑以及原材料等工业领域所涉及的各种工程机械、桥梁、交通工具的制造、生产对屈服强度大于SOOMPa级以上钢种的需求越来越大；同时为了达到节约资源、降低生产成本的目的，对现代的结构材料提出了更高的性能要求，不仅仅要求钢铁材料有高强度和优良的焊接性能，并具有好的塑性及低温韧性。传统的钢铁材料是通过提高含碳量与合金总量来达到提高强度的目的，但是这样做的后果就是牺牲了材料的焊接性能以及低温韧性。
[0003]目前在屈服强度为IIOOMPa级别的超高强钢的碳含量基本在0.2%~0.4%左右，主要是以回火马氏体组织为主，延伸率较低，塑性较差，给成形带来一定的影响。中国期刊《金属学报》第43卷第3期中刊登的一篇《低合金超高强度贝氏体钢的晶粒细化与韧性提高》中公开了一种高强度钢板的生产工艺，当其屈服强度达到IlOOMPa以上时，延伸率就会下降到15%左右，同时此钢种的含碳量为0.25%左右，同时含有较高的Mn、Si含量，因此对焊接性能有很大的影响。
[0004]为了解决上述钢的缺点，本
【发明者】结合各种强化机理，通过添加一定量的Mn、Si及微合金元素，设计出一种高延伸率的低碳贝氏体钢，低碳贝氏体钢含碳量较低，合金元素总含量较少，充分利用了微合金元素的细化晶粒作用及微合金的碳氮化物的析出强化和弥散强化作用，从而降低了碳当量以及焊接裂纹敏感系数，因而低碳贝氏体钢有着高强度及焊接性能的良好配合。根据研究发现贝氏体/马氏体这种复相组织的强韧性配合较好。微合金元素的添加同时提高了淬透性，更容易获得下贝氏体与马氏体的复相组织，同时组织中还含有一定量的残余奥氏体来改善钢的韧性。在生产过程中准确控制轧制及冷却过程，获得比例合适的混合组织，从而获得闻强度、闻延伸率、闻朝性等优良性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种屈服强度大于IlOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法，该结构钢具有高强度、高延伸率、优良的低温韧性、优良的焊接性能和加工性能。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种屈服强度大于IlOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.14% -0.18%, Mn:0.4 % -0.6%, Si:0.6% -0.80%,S:≤0.010%,P:≤ 0.015%,Mo:0.50% -0.70%,V:0.06% -0.10%,Ce:0.05% -0.07%,N:0.0050% -0.010%,B:0.0025% -0.0035%,Al:≤ 0.035%，余量为 Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0008]I)转炉冶炼，LF精炼，调整成分达到上述范围，调整温度进行连铸；连铸过程采取全程保护浇注，钢水过热度控制在15-45°C，拉坯速度控制在1.1-1.2m/min，调整二冷水强度使矫直温区在935°C -965°C ；
[0009]2)钢坯在均热炉内的加热温度为1210_1230°C，加热时间为2_4小时；初轧阶段开轧温度为1060-1080°C，终轧温度为860-880°C，总的压下率70-80% ;经终轧后的钢板，在层流冷却段段的开冷温度为770-800°C、冷却速度为20-30°C /S ；
[0010]3)进行热处理，淬火温度是870-890°C，介质为水，水温75°C _85°C;高温回火温度为 620-640 °C。
[0011]本发明中合金元素的的作用为:
[0012]碳:影响贝氏体钢力学性能和焊接性能的主要元素，综合考虑硬度、韧性，以及焊接冷裂纹敏感性等考虑确定碳含量的上述范围。
[0013]锰:在钢和焊接近缝区中推迟奥氏体向铁素体的转变，对细化贝氏体组织、提高韧性有利。
[0014]娃:娃是炼钢时最有效的脱氧兀素之一。
[0015]硫和憐:严重fe咅钢的朝性。因此，硫、憐含量应分别控制在< 0.010 和≤0.015%以下。
[0016]钥:在钢中促进贝氏体转变，在高热输入焊接近缝区中抑制粗大晶界铁素体的形成，对提高低温韧性有利。
[0017]钒:在所述钢中与氮结合形成VN粒子，可促进晶内微细铁素体的转变，限制粒状贝氏体的长大。
[0018]铺:可以有效抑制原奥氏体晶粒的粗化，提闻低温朝性。
[0019]铝:是炼钢过程中一种重要的脱氧元素，即使在钢水中加入微量的铝，也可以有效减少钢中的夹杂物含量，并细化晶粒。
[0020]氮:在所述钢中是一种关键的微合金化元素，要同时有效利用VN和BN的作用，以细化粒状贝氏体。
[0021]硼:在所述钢中是一种不可缺少的关键元素，微量硼显著促进贝氏体转变。
[0022]本发明具有如下有益效果:
[0023]通过优化合金成份设计方案，添加钥、钒、硼、铈等适量的合金元素，并使其含量达到协同技术效果，使钢板获得了良好的强度、塑性及低温韧性。
[0024]本发明钢板的力学性能为:延伸率≥22%、屈服强度≥llOOMPa、低温冲击韧性-40°C，Akv ^ 32J，可见具有高强度、高延伸率、优良的低温韧性、优良的焊接性能和加工性能。
【具体实施方式】
[0025]实施例一
[0026]一种屈服强度大于IlOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组 成:C:0.14%, Mn:0.6%, Si:0.6%, S 0.010%, P:(0.015%,Mo:0.70%,V:0.06%,Ce:0.07%,N:0.0050%,B:0.0035%,A1..( 0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0027]I)转炉冶炼，LF精炼，调整成分达到上述范围，调整温度进行连铸；连铸过程采取全程保护浇注，钢水过热度控制在15°C，拉坯速度控制在1.2m/min，调整二冷水强度使矫直温区在935°C ；
[0028]2)钢坯在均热炉内的加热温度为1210°C，加热时间为4小时；初轧阶段开轧温度为1060°C，终轧温度为880°C，总的压下率70% ;经终轧后的钢板，在层流冷却段段的开冷温度为800°C、冷却速度为20°C /S ；
[0029]3)进行热处理，淬火温度是870°C，介质为水，水温85°C ;高温回火温度为620°C。
[0030]实施例二
[0031]一种屈服强度大于IlOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.18%, Mn:0.4%, S1:0.80%, S..( 0.010%, P:(0.015%, Mo:0.50%, V:0.10%, Ce:0.05%、N:0.010%, B:0.0025%, Al 0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0032]I)转炉冶炼，LF精炼，调整成分达到上述范围，调整温度进行连铸；连铸过程采取全程保护浇注，钢水过热度控制在45 °C，拉坯速度控制在1.lm/min，调整二冷水强度使矫直温区在965°C ；
[0033]2)钢坯在均热炉内的加热温度为1230°C，加热时间为2小时；初轧阶段开轧温度为1080°C，终轧温度为860°C，总的压下率80% ;经终轧后的钢板，在层流冷却段段的开冷温度为770°C、冷却速度为30°C /S ；
[0034]3)进行热处理，淬火温度是890°C，介质为水，水温75°C ;高温回火温度为640°C。
[0035]实施例三
[0036]一种屈服强度大于IlOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.16 %, Mn:0.5 %, Si:0.7 %, S: ^ 0.010 %, P:(0.015%, Mo:0.60%, V:0.08%, Ce:0.06%,N:0.008%, B:0.0030%, Al..( 0.035%,余量为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0037]I)转炉冶炼，LF精炼，调整成分达到上述范围，调整温度进行连铸；连铸过程采取全程保护浇注，钢水过热度控制在30°C，拉坯速度控制在1.15m/min，调整二冷水强度使矫直温区在950°C ；
[0038]2)钢坯在均热炉内的加热温度为1220°C，加热时间为3小时；初轧阶段开轧温度为1070°C，终轧温度为870°C，总的压下率75% ;经终轧后的钢板，在层流冷却段段的开冷温度为785°C、冷却速度为25°C /S ；
[0039]3)进行热处理，淬火温度是880°C，介质为水，水温80°C ;高温回火温度为630°C。
【权利要求】
1.一种屈服强度大于IlOOMPa的贝氏体结构钢板的制备方法，其特征在于，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.14% -0.18%, Mn:0.4% -0.6%、S1:.0.6% -0.80%,S:≤0.010%,P..( 0.015%,Mo:0.50% -0.70%,V:0.06% -0.10%,Ce:.0.05% -0.07%,N:0.0050% -0.010%,B:0.0025% -0.0035%,Al..( 0.035%，余量为 Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤: 1)转炉冶炼，LF精炼，调整成分达到上述范围，调整温度进行连铸；连铸过程采取全程保护浇注，钢水过热度控制在15-45°C，拉坯速度控制在1.1-1.2m/min，调整二冷水强度使矫直温区在935°C -965°C ； 2)钢坯在均热炉内的加热温度为1210-1230°C，加热时间为2-4小时；初轧阶段开轧温度为1060-1080°C，终轧温度为860-880°C，总的压下率70-80% ;经终轧后的钢板，在层流冷却段段的开冷温度为770-800°C、冷却速度为20-30°C /S ； 3)进行热处理，淬火温度是870-890°C，介质为水，水温75°C-85°C ;高温回火温度为620-640 °C。
【文档编号】C22C38/12GK103789612SQ201210435120
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】谈祁祥 申请人:无锡市金荡机械厂