專利名稱：抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領域，具體涉及抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼及 其制備方法。
背景技術(shù)：
雙相鋼是在鐵素體基體上分布不同種類和體積分數(shù)的硬相從而使其具有良好的強度和塑 性組合，從而極大的促進了其應用的廣泛性?，F(xiàn)在工業(yè)領域己經(jīng)可以實現(xiàn)抗拉強度達1000MPa 級雙相鋼板的制備，且主要是利用控制軋制以及對后續(xù)冷卻路徑的有效控制實現(xiàn)。其中所涉 及的強化方法主要是提高硬相比例和細晶強化。對于強度大于lOOOMPa級別的高強以及超高 強雙相鋼現(xiàn)階段的研發(fā)還很少，尤其是具有產(chǎn)業(yè)化前景的工藝方法更是少見。通常強度的提 高往往是以犧牲塑性為代價，多數(shù)研究中涉及的高強鋼雖然具有相當高的強度級別，個別強 度甚至接近2000MPa級，但是其延伸率幾乎為零，多數(shù)延伸率都在10%以下，使其應用的可 能性大大折扣。
鋼鐵材料強度的升級必然能夠有效的擴大其應用領域，當然這必須考慮塑性因素，只有 兩者存在良好的配比關(guān)系，才能從根本上實現(xiàn)材料升級換代的目標。在當今隨著可持續(xù)發(fā)展 觀念日漸深入人心，也是處于節(jié)能和節(jié)約資源考慮，各國的材料研究工作者更傾向于利用細 晶強化來提升材料的使用性能；而有關(guān)晶粒超細化的研究工作至今在國內(nèi)外開展的工作已有 很多，且涉及的方法也多種多樣，歸結(jié)起來主要有兩大類改進型TMCP，大塑性變形。對 比來看改進型TMCP工藝的工業(yè)化前景似乎更為良好，但目前這方面的研究仍然較少。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)上的問題，本發(fā)明提供如下抗拉強度大于lOOOMPa的鐵素體/馬氏體雙相 鋼及其制備方法。
本發(fā)明的抗拉強度大于lOOOMPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼的化學成分分為兩種 第一種低碳鋼的化學組成成分按重量百分比為含C 0.10~0.20%，Si 0.1 1.5%， Mn
1.0~2.0%， P^O.01%, S^3.01%， Nb0.02~0,05%，余量為Fe;
第二種低碳鋼的化學組成成分按重量百分比為含C 0.10~0.20%，Si 0.1~1.5%， Mn
1.0~2,0%， P^0.01%， SS0.01%， Nb0.02~0.05%， V0.05~0.07%， Ti 0.02~0.05%，余量
為Fe
本發(fā)明的抗拉強度大于lOOOMPa的鐵素體馮氏體雙相鋼雙相鋼的制備方法為 1、冶煉低碳鋼，澆鑄成鑄坯，其成分為上述第一種低碳鋼或第二種低碳鋼。
2、 將鑄坯加熱至120(TC保溫2h后，軋制成熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體/ 珠光體組織。
3、 將空冷后的熱軋板坯加熱至500'C保溫l~2h后，進行多道次軋制，累計壓下量為 80%~95 % ，獲得溫軋板坯。
4、 將溫軋板坯以2lO。C/s的速度加熱至800~900°C，保溫l 5s后，空冷至650~750°C， 單道次軋制，壓下量為30~60%，隨即入水冷卻，制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。
本發(fā)明主要利用低碳微合金鋼為原料，充分利用了細晶強化(鐵素體基體平均晶粒尺寸 <2pm)以及復相強化方式，且在組織中引入較多量的殘余奧氏體組織，通過一種簡便的TMCP 工藝方式獲得抗拉強度接近或達到1200MPa級的高強雙相鋼，所得雙相鋼心部馬氏體體積分 數(shù)高于板材表面馬氏體體積分數(shù)，且基體鐵素體的平均晶粒尺寸〈2pm;抗拉強度1200MPa， 屈強比約為0.6且總延伸率在15%左右，具有良好的綜合力學性能，從而在獲得高強度的同 時能夠保證良好的塑性，顯示了這一工藝方法的優(yōu)越性。本發(fā)明的方法工序簡單，可操作性 較強，并且具有良好的工業(yè)應用前景。


圖1為本發(fā)明的鐵素體/馬氏體雙相鋼的制備方法中的由熱軋板坯到制備成鐵素體/馬氏
體雙相鋼的操作流程示意圖，圖中Te為保溫溫度，e為壓下量，其中第一階段是將具有鐵素 體/珠光體組織的熱軋坯加熱至50(TC保溫后溫軋而獲得溫軋鐵素體/珠光體特征組織；第二階 段則是將溫軋后坯料快速升溫至要求溫度，經(jīng)后續(xù)單道次熱軋及冷卻而得到最終樣品。
圖2為本發(fā)明抗拉強度大于lOOOMPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼的制備方法中的熱軋板坯 的鐵素體/珠光體組織電鏡掃描圖。
圖3為本發(fā)明抗拉強度大于lOOOMPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼的鐵素體/馬氏體組織掃描 電鏡(SEM)圖，其中(a)鋼板表面附近組織，(b)鋼板心部組織。
圖4為本發(fā)明抗拉強度大于lOOOMPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼的比例試樣以應變速率 2><10—3拉伸時的拉伸曲線圖。
具體實施例方式
實施例1
在50Kg真空感應爐內(nèi)冶煉低碳鋼，然后澆鑄成(()150mmx500mm的圓柱形鑄坯，其化學 組成成分按重量百分比為含C 0.12%， SiO.13%, Mnl.30%， P0.01%， S 0.007%， Nb 0.02
%，余量為Fe;將鑄坯置于高溫電阻爐內(nèi)，加熱至120(TC保溫2h后，在實驗室小450軋機上 經(jīng)4道次軋制成厚40mm的熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體/珠光體組織。
圖2為該熱軋板坯的鐵素體/珠光體組織電鏡掃描圖。
將熱軋板坯加熱至5Q0'C保溫lh后，在小300軋機上經(jīng)多道次軋制，累計壓下量92%， 獲得板坯厚度為3.2mm的溫軋板坯。
將溫軋板坯以10°C/s的速度加熱至卯(TC，保溫5s，然后空冷至700'C，在實驗室*300 軋機上單道次軋制，壓下量為40%，隨即入水冷卻至室溫，制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。
該鐵素體/馬氏體雙相鋼鋼心部馬氏體體積分數(shù)(VM)與鐵素體體積分數(shù)(VF)比Vm/ V產(chǎn)2.0;表面附近VM/V產(chǎn)0.15;其中鐵素體晶粒尺寸為1.5士0.3pm。該鐵素體/馬氏體雙相鋼 鋼板抗拉強度為1190MPa，屈強比約為0.58，總延伸率17%。 實施例2
在50Kg真空感應爐內(nèi)冶煉低碳鋼，然后澆鑄成小150mmx500mm的圓柱形鑄坯，其化學 組成成分按重量百分比為含C0.16X， Sil.38%， Mnl.80%， P 0.008%， S 0.006%, Nb 0.05 %， V0.06%， TiO.03%,余量為Fe;將鑄坯置于高溫電阻爐內(nèi)，加熱至1200'C保溫2h后， 在實驗室())450軋機上經(jīng)8道次軋制成厚40mm的熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體/ 珠光體組織。
將熱軋板坯加熱至500'C保溫1.5h后，在(j)300軋機上經(jīng)多道次軋制，累計壓下量93%， 獲得板坯厚度為2.8mm的溫軋板坯。
將溫軋板坯以15°C/s的速度加熱至850°C，保溫2s，然后空冷至700。C，在實驗室小300 軋機上單道次軋制，壓下量為40%，隨即入水冷卻至室溫，制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。
該鐵素體/馬氏體雙相鋼鋼心部馬氏體體積分數(shù)(Vm)與鐵素體體積分數(shù)(VF)比Vm/ V產(chǎn)2.5;表面附近VM/V產(chǎn)0.25;其中鐵素體晶粒尺寸為1.0士0.5nm。該鐵素體/馬氏體雙相鋼 鋼板抗拉強度為1200MPa，屈強比約為0.59，總延伸率14.88%。
圖3為該鐵素體/馬氏體雙相鋼板材表面以及心部組織的掃描電鏡(SEM)圖。
圖4為該鐵素體/馬氏體雙相鋼板材的比例試樣以應變速率2><10—3拉伸時的應力-應變曲
線圖。 實施例-3
在50Kg真空感應爐內(nèi)冶煉低碳鋼，然后澆鑄成(()150mmx500mm的圓柱形鑄坯，其化學 組成成分按重量百分比為含C0.16%， Si 1.38%, Mnl.80%， P 0.008%, S 0.006%， Nb 0.05 %， V0.06%， Ti0.03%，余量為Fe;將鑄坯置于高溫電阻爐內(nèi)，加熱至1200'C保溫2h后， 在實驗室—50軋機上經(jīng)8道次軋制成厚30mm的熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體/ 珠光體組織。 將熱軋板坯加熱至500。C保溫2h后，在小300軋機上經(jīng)多道次軋制，累計壓下量90% ， 獲得板坯厚度為3mm的溫軋板坯。
將溫軋板坯以15°C/s的速度加熱至85(TC，保溫3s，然后空冷至700。C，在實驗室(j)300 軋機上單道次軋制，壓下量為40%，隨即入水冷卻至室溫，制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。
該鐵素體/馬氏體雙相鋼鋼心部馬氏體體積分數(shù)(Vm)與鐵素體體積分數(shù)(VF)比Vm/ V產(chǎn)2.0;表面附近VM/V產(chǎn)0.2;其中鐵素體晶粒尺寸為1.4±0.2pm。該鐵素體/馬氏體雙相鋼 鋼板抗拉強度為1200MPa，屈強比約為0.61，總延伸率大于15.2%。 實施例4
在50Kg真空感應爐內(nèi)冶煉低碳鋼，然后澆鑄成小150mmx500mm的圓柱形鑄坯，其化學 組成成分按重量百分比為含C 0.12%， Si0.13%， Mnl.30%, P0.01%， S 0.007%， Nb 0.02 %,余量為Fe;將鑄坯置于高溫電阻爐內(nèi)，加熱至1200。C保溫2h后，在實驗室(()450軋機上 經(jīng)8道次軋制成厚40mm的熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體/珠光體組織。
將熱軋板坯加熱至50(TC保溫lh后，在())300軋機上經(jīng)多道次軋制，累計壓下量80%， 獲得板坯厚度為8mm的溫軋板坯。
將溫軋板坯以2(TC/s的速度加熱至850。C，保溫ls，然后空冷至650。C，在實驗室+300 軋機上單道次軋制，壓下量為60%，隨即入水冷卻至室溫，制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。
該鐵素體/馬氏體雙相鋼鋼心部馬氏體體積分數(shù)(Vm)與鐵素體體積分數(shù)(VF)比Vm/ V產(chǎn)1.5;表面附近VM/V產(chǎn)0.12;其中鐵素體晶粒尺寸為1.2±0.3pm。該鐵素體/馬氏體雙相鋼 鋼板抗拉強度為1195MPa，屈強比約為0.65,總延伸率18.92%。 實施例5
在50Kg真空感應爐內(nèi)冶煉低碳鋼，然后澆鑄成(()150mmx500mm的圓柱形鑄坯，其化學 組成成分按重量百分比為含C 0.12%， Si0.13%， Mnl.30%， P0.01%， S 0.007%， Nb 0.02 %，余量為Fe;將鑄坯置于高溫電阻爐內(nèi)，加熱至1200'C保溫2h后，在實驗室(j)450軋機上 經(jīng)8道次軋制成厚40mm的熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體/珠光體組織。
將熱軋板坯加熱至50(TC保溫1.5h后，在^)300軋機上經(jīng)多道次軋制，累計壓下量95%， 獲得板坯厚度為2mm的溫軋板坯。
將溫軋板坯以15'C/s的速度加熱至85(TC，保溫3s，然后空冷至75(TC，在實驗室(j)300 軋機上單道次軋制，壓下量為30%，隨即入水冷卻至室溫，制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。
該鐵素體/馬氏體雙相鋼鋼心部馬氏體體積分數(shù)(Vm)與鐵素體體積分數(shù)(VF)比Vm/ V產(chǎn)2.0;表面附近VM/V產(chǎn)0.22;其中鐵素體晶粒尺寸為1.4±0.3nm。該鐵素體/馬氏體雙相鋼
鋼板抗拉強度為1190MPa，屈強比約為0.62，總延伸率17.44%。 實施例6
在50Kg真空感應爐內(nèi)冶煉低碳鋼，然后澆鑄成())150mmx500mm的圓柱形鑄坯，其化學 組成成分按重量百分比為含C0.16X， Sil.38%， Mnl.80%， P 0.008%, S 0.006%， Nb 0.05 %， V0.06%， Ti0.03%，余量為Fe;將鑄坯置于高溫電阻爐內(nèi)，加熱至1200。C保溫2h后， 在實驗室纟450軋機上經(jīng)8道次軋制成厚40mm的熱軋板坯，空冷至室溫，使之具有鐵素體/ 珠光體組織。
將熱軋板坯加熱至50(TC保溫2h后，在(])300軋機上經(jīng)多道次軋制，累計壓下量85% ， 獲得板坯厚度為6mm的溫軋板坯。
將溫軋板坯以2(TC/s的速度加熱至80(TC，保溫4s，然后空冷至750。C，在實驗室小300 軋機上單道次軋制，壓下量為50%，隨即入水冷卻至室溫，制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。
該鐵素體/馬氏體雙相鋼鋼心部馬氏體體積分數(shù)(Vm)與鐵素體體積分數(shù)(VF)比Vm/ V產(chǎn)1.5;表面附近VM/V產(chǎn)0.18;其中鐵素體晶粒尺寸為L2士0.5^im。該鐵素體/馬氏體雙相鋼 鋼板抗拉強度為1195MPa，屈強比約為0.59，總延伸率16.17% 。
權(quán)利要求
1、一種抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼，其特征在于該鐵素體/馬氏體雙相鋼的化學組成成分按重量百分比為含C 0.10～0.20％，Si 0.1～1.5％，Mn 1.0～2.0％，P≤0.01％，S≤0.01％，Nb 0.02～0.05％，余量為Fe。
2、 一種抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼，其特征在于該鐵素體/馬氏體雙 相鋼的化學組成成分按重量百分比為含C 0.10~0.20%， Si 0.1 1.5%， Mn 1.0~2.0%， P ￡0.01%， S 50.01%， Nb 0.02~0.05%， V0.05~0.07%， Ti 0.02~0.05%，余量為Fe。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的一種抗拉強度大于1000MPa的鐵素體馮氏體雙相鋼，其 特征在于所述的鐵素體/馬氏體雙相鋼板材心部馬氏體體積分數(shù)高于其表面馬氏體體積分數(shù)， 且鐵素體基體的平均晶粒尺寸〈2pm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的一種抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼，其 特征在于所述的鐵素體/馬氏體雙相鋼板材抗拉強度在1190Mpa以上，屈強比在0.58-0.65， 總延伸率在14.88%以上。
5、 一種抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼的制備方法，其特征在于冶煉 低碳鋼，澆鑄成鑄坯，其化學組成成分為權(quán)利要求1或2所述的成分；然后將鑄坯軋制成熱 軋板坯，空冷至室溫；將空冷后的熱軋板坯加熱至500'C保溫l 2h后，進行多道次軋制，累 計壓下量為80~95%，獲得溫軋板坯；將溫軋板坯加熱至800~900°C，然后空冷至650~750°C， 單道次軋制，壓下量為30 60%，隨即入水冷卻，制備成高抗拉強度的鐵素體/馬氏體雙相鋼。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抗拉強度大于lOOOMPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼的制備方 法，其特征在于熱軋板坯是將鑄坯加熱至1200°C，保溫2h后熱軋而成，且具有鐵素體/珠光 體組織。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼的制備方 法，其特征在于將溫軋板坯以2l(TC/s的速度加熱至800 90(rC，保溫l 5s后進行空冷。
全文摘要
抗拉強度大于1000MPa的鐵素體/馬氏體雙相鋼及其制備方法，其特征在于該鐵素體/馬氏體雙相鋼的化學組成成分按重量百分比為含C 0.10～0.20％，Si 0.1～1.5％，Mn 1.0～2.0％，P≤0.01％，S≤0.01％，Nb 0.02～0.05％，余量為Fe；或按重量百分比為含C 0.10～0.20％，Si 0.1～1.5％，Mn 1.0～2.0％，P≤0.01％，S≤0.01％，Nb 0.02～0.05％，V 0.05～0.07％，Ti 0.02～0.05％，余量為Fe。制備方法為按低碳鋼經(jīng)冶煉，澆鑄成上述成分的鑄坯；然后軋制成熱軋板坯；再將空冷后的熱軋板軋制成溫軋板坯；將溫軋板坯制備成鐵素體/馬氏體雙相鋼。本發(fā)明的方法工序簡單，可操作性較強，并且具有良好的工業(yè)應用前景。
文檔編號C21D8/02GK101338397SQ200810012698
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者劉相華, 姚圣杰, 杜林秀, 王國棟 申請人:東北大學