屈服强度700MPa级高强钢及TMCP制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高强钢生产技术领域，特别涉及一种屈服强度700MPa级高强钢及 TMCP制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国机械制造工业的飞速发展，对工程机械用钢的强度、韧性、塑性及可焊性 的要求越来越高；工程机械制造业为提高生产效率、减轻设备自重及降低能源消耗，对于强 度级别较高的工程机械用钢需求量越来越大。
[0003] 目前，生产高强度的工程机械用钢，可采用多种工艺方式，目前较为常见的是控轧 控冷+回火工艺（TMCP+回火工艺）、控制轧制+调质工艺。
[0004] 控轧控冷+回火工艺（TMCP+回火工艺）、控制轧制+调质工艺，在轧制后通过不同 的热处理工艺，有利于改善并稳定钢板性能。但是，从工艺控制角度及成本方面考虑，采用 较少的工序，对降低成本有利。TMCP工艺取消了后续的热处理过程，但同时也提出了一个问 题，如何在单纯使用控轧控冷工艺情况下，既能保证钢板的强度指标，又能保证塑性韧性指 标。
[0005] 考虑到上述因素，在降低生产成本并保证钢板性能的前提下，本发明设计合适的 成分体系，对于不同规格的钢板，优化并调整Cr、Ni、V、Mo等合金含量；在后续轧制过程中， 合理控制轧制工艺参数、水冷工艺工艺参数，所生产的钢板强度、塑性、韧性匹配较好且比 较稳定。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种屈服强度700MPa级高强钢及TMCP制造方法，解决了 降低700MPa级工程机械用钢板的生产成本，同时需要具有较好的强度、塑性、韧性及优良 的焊接性能的问题。可以达到700MPa级高强钢的性能要求。
[0007] -种屈服强度700MPa级高强钢，以质量百分比计其化学成分为：C :0. 07 %~ 0· 10% ;Si :0· 15%~0· 40% ;Mn :1· 20%~L 80% ;Cr :0 ~0· 40% ;Mo :0 ~0· 30% ;Ni : 0 ~0· 30 % ;B :0 ~0· 0020 % ;Nb :0 ~0· 070 % ;V :0 ~0· 070 % Ji :0 ~0· 020 % ;Alt : 0~0· 050% ;P :彡0· 015% ;S :彡0· 010% ;碳当量Ceq:0. 40~0· 50 ;其余为Fe及不可避 免杂质。
[0008] 碳：碳是保证钢板淬透性的重要合金元素，也是决定碳当量的重要因素，对钢的强 度、韧性、塑性及焊接性均有较大影响。碳含量过高，影响钢板焊接性能；碳含量过低，，影响 钢板整体强度，在保证本发明钢板所需要强度的前提下，碳含量的范围：〇. 07%~0. 10% ;
[0009] 硅：脱氧的必要元素，具有一定的固溶强化作用，过高会影响钢的韧性及焊接性， 本发明中硅的范围：〇. 15%~0. 40% ;
[0010] 锰：钢中重要的固溶强化元素，可降低相变温度，细化组织亚结构，在强化钢板的 同时改善韧性；同时，可提高淬透性。若锰含量过高，对焊接及韧性不利，本发明锰的范围：： I. 20%~I. 80% ;
[0011] 铬：增加钢的淬透性，细化组织，降低韧脆转变温度；与锰配合使用，可提高钢的 淬硬性，改善钢的力学性能；铬比锰的偏析倾向小，以铬代替部分锰，可减少钢板心部偏析， 改善钢板内部质量，提高力学性能的均匀性；本发明铬含量范围：〇~〇. 40% ;
[0012] 钼：可以显著增加钢的淬透性及淬硬性，细化淬火后钢的显微组织，提高韧性。但 因钼是一种贵重合金，为降低成本，在保证性能的前提下，根据实际钢板厚度，选择少加不 加钼，本发明钼的范围：〇~〇. 30% ;
[0013] 镍：提高钢的低温韧性，改善塑性。镍也是一种贵重合金，过高将增加成本，选择少 加不加镍，本发明镍的范围：〇~0. 30% ;
[0014] 铌、钛、钒：铌、钛均是强碳及氮化合物形成元素，在钢坯加热及轧制过程中，钉扎 奥氏体晶界并阻止奥氏体晶粒过度长大；在轧制水冷过程中，钒做为微合金元素，沉淀析出 一定量的碳氮化物，提高钢的强度。根据实际需要，本发明适当加入铌、钛、钒三种微合金元 素；
[0015] 硼：显著提高钢的淬透性比较有效的元素，极易在晶界偏析，阻止碳的析出，微量 的硼即可起到明显的作用。但硼含量过高，易形成硼的碳氮化物，降低韧性并引起热脆，其 合理范围：〇~〇· 0020% ;
[0016] 磷、硫：钢中有害元素，对冲击和韧性不利；本发明采用纯净钢生产技术，尽量减 少磷、硫元素对钢性能的不利影响。
[0017] 一种屈服强度700MPa级高强钢的TMCP制造方法，具体步骤及参数如下：
[0018] 1)冶炼及板坯浇铸：按如下化学成分冶炼：C :0.07%~0· 10% ;Si :0· 15%~ 0.40%;Mn:L20%~L80%;Cr :0~0.40%;Mo:0~0.30%;Ni:0~0.30% ;B:0~ 0· 0020 % ;Nb :0 ~0· 070 % ;V :0 ~0· 070 % ;Ti :0 ~0· 020 % ;Alt :0 ~0· 050 % ;P : 彡0. 015% ;S :彡0. 010% ;碳当量Ceq:0. 40~0. 50 ;其余为Fe及不可避免杂质；冶炼工 艺路线为铁水脱硫扒渣一转炉冶炼一LF炉精炼一RH精炼；浇铸过程中严格控制铸坯表面 及内部质量；
[0019] 2)板坯加热：钢坯加热至设定温度1160°C~1240°C，保温时间I. 5h~2. 5h，保证 钢坯充分奥氏体化；
[0020] 3)轧制：双机架轧制，粗轧开轧温度控制在1100~1200°C，单道次压下率在10~ 30%。钢板采用控制轧制，终轧温度控制在800~900°C ;乳后入水等待，在轧机前待温 30-70S，控制入水温度Ar3+10°C，其中Ar3为亚共析钢奥氏体向铁素体开始转变温度；
[0021] 4)水冷：乳后强水冷，采用UFC+ACC联动冷却，终冷温度Ms-KKTC以下，实际在 300-400°C，其中Ms为马氏体转变开始温度；钢板出UFC温度420-450°C，冷速30-35°C /s ; 其余由ACC完成冷却，冷速15-25 °C /s ;
[0022] 5)堆冷：钢板轧后快速堆垛缓冷，堆冷时间12_36h。
[0023] 本发明的优点在于：性能指标比$父稳定，且完全可以满足超尚强钢性能要求，并具 有良好的强度、塑性、韧性及焊接性能。
【附图说明】
[0024] 图1为实施例20mm规格钢板近表面轧态金相组织。
[0025] 图2为实施例20mm规格钢板板厚1/4处轧态金相组织。
[0026] 图3为实施例20_规格钢板近心部轧态金相组织。
[0027] 图4为实施例30mm规格钢板近表面轧态金相组织。
[0028] 图5为实施例30mm规格钢板板厚1/4处轧态金相组织。
[0029] 图6为实施例30mm规格钢板近心部轧态金相组织。
【具体实施方式】
[0030] 实施例1
[0031] 根据本发明"采用TMCP方法生产的700MPa级工程机械用钢"的化学成 分范围，在首秦公司4300mm宽厚板生产线完成钢坯冶炼、板坯浇铸（板坯规格： 250mm/300_X2000_XL)、钢板轧制（轧制规格 ：20mm、30mm)。
[0032] 一种屈服强度700MPa级高强钢，实施例实际化学成分（wt % )如表1所示：
[0033] 表1实际化学成分
[0035] 实施例乳制工艺参数如表2所示：
[0036] 表2实际轧制工艺参数
[0038] 注：H-成品厚度
[0039] 轧后性能统计值如表4所示：
[0040] 表4轧后钢板性能统计
[0042] 注：ReH(上屈服强度）、Rm(抗拉强度）、A (断后伸长率）、AKv (冲击）、Min~Max/ Ave (最小值~最大值/平均值）。
【主权项】
1. 一种屈服强度700MPa级高强钢，其特征在于，以质量百分比计其化学成分为：C : 0? 07 % ~0? 10 % ;Si :0? 15 % ~0? 40 % ;Mn :1. 20 % ~L 80 % ;Cr :0 ~0? 40 % ;Mo :0 ~ 0? 30 % ;Ni :0 ~0? 30 % ;B :0 ~0? 0020 % ;Nb :0 ~0? 070 % ;V :0 ~0? 070 % Ji :0 ~ 0? 020% ;Alt :0 ~0? 050% ;P :彡 0? 015% ;S :彡 0? 010% ;碳当量 Ceq:0. 40 ~0? 50 ;其余 为Fe及不可避免杂质。2. -种根据权利要求1所述屈服强度700MPa级高强钢的TMCP制造方法，其特征在于， 具体步骤及参数如下： 1) 冶炼及板坯浇铸：按如下化学成分冶炼：C :0. 07%~0. 10% ;Si :0. 15%~0. 40% ; Mn :1. 20%~1. 80% ;Cr :0 ~0? 40% ;Mo :0 ~0? 30% ;Ni :0 ~0? 30% ;B :0 ~0? 0020% ; Nb :0 ~0? 070% ;V :0 ~0? 070% Ji :0 ~0? 020% ;Alt :0 ~0? 050% ;P :彡 0? 015% ;S : < 0. 010% ;碳当量Ceq: 0. 40~0. 50 ;其余为Fe及不可避免杂质；冶炼工艺路线为铁水脱 硫扒渣一转炉冶炼一LF炉精炼一RH精炼； 2) 板坯加热：钢坯加热至设定温度1160°C~1240°C，保温时间I. 5h~2. 5h，保证钢坯 充分奥氏体化； 3) 轧制：双机架轧制，粗轧开轧温度控制在1100~1200°C，单道次压下率在10~ 30% ;钢板采用控制轧制，终轧温度控制在800~900°C ;乳后入水等待，在轧机前待温 30-70S，控制入水温度Ar3+10°C，其中Ar3为亚共析钢奥氏体向铁素体开始转变温度； 4) 水冷：乳后强水冷，采用UFC+ACC联动冷却，终冷温度Ms-KKTC以下，实际在 300-400°C，其中Ms为马氏体转变开始温度；钢板出UFC温度420-450°C，冷速30-35°C /s ; 其余由ACC完成冷却，冷速15-25 °C /s ; 5) 堆冷：钢板轧后快速堆垛缓冷，堆冷时间12-36h。
【专利摘要】一种屈服强度700MPa级高强钢及TMCP制造方法，属于高强钢生产技术领域。以质量百分比计其化学成分为：C：0.07％～0.10％；Si：0.15％～0.40％；Mn：1.20％～1.80％；Cr：0～0.40％；Mo：0～0.30％；Ni：0～0.30％；B：0～0.0020％；Nb：0～0.070％；V：0～0.070％；Ti：0～0.020％；Alt：0～0.050％；P：≤0.015％；S：≤0.010％；碳当量Ceq:0.40～0.50；其余为Fe及不可避免杂质；冶炼后板坯浇铸、板坯加热、钢坯加热、轧制、水冷制成。优点在于：性能指标比较稳定，且完全可以满足超高强钢性能要求，并具有良好的强度、塑性、韧性及焊接性能。
【IPC分类】C22C38/54, C22C38/48, C22C38/40, C22C38/46, C22C38/58, C21D8/02, C22C38/50
【公开号】CN104947000
【申请号】CN201510323918
【发明人】王志勇, 宋欣, 董占斌, 张跃飞, 田鹏, 李群, 王振强, 刘春明, 田士平, 白学军, 刘永利, 张学峰, 王雪松
【申请人】秦皇岛首秦金属材料有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月14日