专利名称：一种屈服强度1000MPa级调质超高强钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及ー种屈服強度IOOOMPa级调质超高强钢，同时涉及一种此级别钢种的制造方法，属于钢铁冶金技术领域。
背景技术：
工程机械用钢要求材料具有较高的強度、良好的冲击韧性、冷成形性和优良的焊接性能；随着工程机械向大型化、轻型化发展，对上述性能的要求尤为突出。调质超高强钢， 具有较好的強度、韧性、塑性、可焊接性等，已广泛用于各类工程机械焊接结构件，为适应其大型化、轻量化的要求，调质高强钢级别越来越高。在国内，调质超高强钢> IOOOMPa的生产仍具有一定的难度；不少专利或论文所提供的仅仅是试验阶段的数据，距离实际的エ业生产及应用尚有一定的差距；没有报道生产和制造该钢种的生产方法。调质超高强钢因对各种性能指标要求较高，在生产过程中，对于冶炼、轧制、热处理过程要求较为严格；受制造成本、エ艺技术、生产设备等因素的影响，对于调质超高强钢， 许多企业尚不能进行生产。本发明根据实际的生产经验，成功开发出不同厚度规格的调质超高强钢及其生产方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种服强度IOOOMPa级调质超高强钢及其制造方法。本发明其化学成分为(重量)，C :0. 15% 0. 20%;Si :0. 10% 0· 40%;Mn :1. 00% 1. 50%;Cr 0. 30% 0. 50% ；Mo 0. 30% 0. 50% ；Ni 0. 20% 0. 50% ；B 0. 0010% 0. 0030% ；Nb 0. 010% 0. 030%;V :0. 030% 0. 050%;Ti :0. 010% 0. 020%;Alt :0. 030% 0. 050%； P 彡 0. 020% ;S 彡 0. 010% ；碳当量 Ceq (% ) = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Cu+Ni) /15 :0. 55 0. 60 ；其余为Fe及不可避免杂质。ー种屈服強度IOOOMPa级调质超高强钢制造步骤如下钢水冶炼エ艺路线-铁水脱硫扒渣ヰ转炉冶炼ヰLF炉精炼ヰRH精炼；在冶炼过程中，严格控制碳、磷、硫成分并保证碳当量在控制范围内；碳当量受碳、锰、铜、镍等多种元素影响，其中碳元素是全程控制的元素，其它各合金因合金性质及合金化的エ序和方法均不同。钢坯浇铸浇铸过程中采用末端强冷和轻压下技木，并对拉速、ニ冷制度、中间包钢水过热度进行优化和控制，控制铸坯表面及内部质量，为后续钢板轧制创造条件。钢坯加热采用步进梁式加热炉将钢坯加热至设定温度1160°C 1240°C，合理控制各加热段温度950°C 1260°C、残氧量及钢坯在炉时间250min 400min，保证钢坯充分奥氏体化。钢板轧制对于调质钢板，在成分体系一定的前提下，对轧制过程控制要求并不严格；在轧制过程中，采用两阶段控轧控冷エ艺，保证粗轧结束温度在950°C及以上，精轧结束温度820°C左右；为保证轧后钢板表面板形质量，较薄规格钢板可以采用直接轧制，钢板轧制后空冷；较厚规格钢板采用控制轧制，钢板轧制后无需采用强水冷方式进行冷却；在精轧阶段，对钢板待温厚度亦无严格要求。淬火处理根据不同规格钢板的成分体系及钢板完全奥氏体温度，合理设定淬火温度880°C 950°C及保温时间IOmin 30min，其余过程执行加热炉加热模型參数。回火处理回火温度根据淬火后钢板性能及试验研究结果设定回火温度450°C 600°C及保温时间Smin 50min，其余过程执行加热炉加热模型參数。本发明的有益效果是，通过以上エ艺流程，所生产调质超高强钢力学性能稳定，其中上屈服强度ReH彡lOOOMPa、抗拉强度Rm彡1040MPa、断后伸长率A = 10% 18%、-40°C冲击值AKv = 30J 90J，具有较好的強度、塑性、韧性，可以达到IOOOMPa级调质超高强钢的性能要求。焊接试验通过选择合适的焊接材料及焊接エ艺，对20mm及40mm规格钢板进行 “Y型接头裂纹试验”，试验结果表明本发明所生产的调质超高强钢焊接性能比较优异。
图1为实施例12mm规格钢板典型淬火态金相组织。图2为实施例20mm规格钢板典型淬火态金相组织。图3为实施例40mm规格钢板典型淬火态金相组织。图4为实施例50mm规格钢板典型淬火态金相组织。图5为实施例12mm规格钢板典型回火态金相组织。图6为实施例20mm规格钢板典型回火态金相组织。图7为实施例40mm规格钢板典型回火态金相组织。图8为实施例50mm规格钢板典型回火态金相组织。
具体实施例方式根据本发明“ IOOOMI^级调质超高强钢”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250mmX1600mmX 2700mm 4100mm)、钢板轧制(轧制规格12mm、20mm、40mm、50mm)、淬火及回火处理。本实例中调质超高强钢实际化学成分如表1所示表1钢坯冶炼成分(wt % )
编CSiMnPSAltNiCrVNbMoTiBCEQ1#0.160.201.100.0090.00100.040.400.490.0420.0210.490.0160.00160.572#0.150.191.250.0070.00170.030.240.480.0420.0200.490.0140.00130.583#0.150.211.250.0090.00150.040.220.500.0440.0200.500.0130.00140.584#0.160.201.240.0080.00120.040.220.500.0460.0220.490.0150.00170.60实例轧制エ艺參数如表2所示表2控制轧制ェ艺參数
4厚度Anm控温厚度精轧开轧温度终轧温度开冷温度终冷温度冷却速度12950±10彡900空冷20(1.5 3) *H910±10820±10空冷40900±10820±10810700±101050890±10820±10810700±108注H-成品厚度实际淬火エ艺如表3所示表3淬火加热温度及保温时间
钢板厚度Aiin淬火温度/°c保温时间/min12900 + 201020900 + 201540920 ±203050920 ±2030实际回火エ艺如表4所示表4回火加热温度及保温时间
钢板厚度Am回火温度/°c保温时间/min12阳0±101220540 ±102040520±104050520±1050钢板调质后性能统计值如表5所示表5调质后钢板性能统计
权利要求
1.ー种屈服強度IOOOMI^级调质超高强钢，其特征在于，钢板化学成分为(重量)，C :0· 15 % 0. 20 % ；Si 0. 10 % 0. 40 % ；Mn 1. 00 % 1. 50 % ；Cr 0. 30 % 0. 50 % ；Mo 0. 30 % 0. 50 % ；Ni 0. 20 % 0. 50 % ；B 0. 0010 % 0. 0030 % ；Nb 0. 010 % 0. 030 % ；V 0. 030 % 0. 050 % ；Ti 0. 010 % 0. 020 % ；Alt :0. 030 % 0. 050% ；P ^ 0. 020% ；S ^ 0.010% ；其余为！^e及不可避免杂质，碳当量Ceq(% )= C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 :0.50 0·60。
2.制造如权利要求1所述的屈服強度IOOOMI^级调质超高强钢的方法，包括成分配比， 转炉冶炼、炉外精炼、RH真空处理、板坯浇铸、钢坯加热、控制轧制、淬火处理、回火处理工序；其特征在于钢坯加热温度控制范围1160°C 1240°C ；调质处理过程中，淬火加热温度范围880°C 950°C，淬火保温时间10min 30min ；回火温度范围450°C 600°C，回火保温时间8min 50min。
3.如权利要求1所述的屈服強度IOOOMPa级调质超高强钢，其特征在于淬火态金相组织为板条马氏体，回火态金相组织为回火索氏体。
全文摘要
本发明提供一种屈服强度1000MPa级调质超高强钢及制造方法，其化学成分为(重量)，C0.15％～0.20％；Si0.10％～0.40％；Mn1.00％～1.50％；Cr0.30％～0.50％；Mo0.30％～0.50％；Ni0.20％～0.50％；B0.0010％～0.0030％；Nb0.010％～0.030％；V0.030％～0.050％；Ti0.010％～0.020％；Alt0.030％～0.050％；P≤0.020％；S≤0.010％。该钢种可以满足1000MPa级调质超高强钢的性能要求。
文档编号C21D1/25GK102560274SQ20111041080
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者何元春, 刘春明, 姜中行, 宋欣, 王根矶, 白学军, 邹阳, 陈楠, 顾林豪 申请人:秦皇岛首秦金属材料有限公司, 首钢总公司