Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板，其化學(xué)成分包括：C：0.07-0.12wt%，Si：0.1-0.3wt%，Mn：1.0-2.0wt%，P：0-0.01wt%，S：0-0.003wt%，Al：0.02-0.05wt%，Ti：0.15-0.20wt%，B：0.0010-0.0020，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)上述Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板的方法，本發(fā)明提供的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板及其生產(chǎn)方法，在生產(chǎn)工藝上充分利用了TiC的析出強(qiáng)化，提高熱軋板屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，且在較低的強(qiáng)度條件下，鋼內(nèi)應(yīng)力小，板型控制較易，板型良好。
【專利說明】Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板及其生
產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，Ti作為析出強(qiáng)化元素在熱軋高強(qiáng)鋼中得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)熱軋鋼板的抗拉強(qiáng)度超過900MPa時(shí)，在工業(yè)熱軋過程中難以控制板型，因此，對(duì)于這種抗拉強(qiáng)度900MPa級(jí)以上的高強(qiáng)鋼，國(guó)際市場(chǎng)以調(diào)質(zhì)產(chǎn)品為主。
[0003]目前調(diào)質(zhì)方式存在以下缺點(diǎn):合金成本高，生產(chǎn)效率低，工藝成本高，成形性能差。由此，Ti在高強(qiáng)鋼中的應(yīng)用遇到了瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能降低合金成本，板型好，鋼材的冷成形性能高的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板及其生產(chǎn)方法。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板，其化學(xué)成分包括:C:0.07-0.12wt%, Si:0.1-0.3wt%, Mn:1.0-2.0wt%, P:0-0.01wt%, S:0-0.003wt%, Al:0.02-0.05wt%, Ti:0.15-0.20wt%, B:0.0010-0.0020，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]進(jìn)一步地，上述Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板，其化學(xué)成分還包括以下的一種或幾種:
[0007]Ni:0.1-0.5wt%, Cr: 0.3-0.8wt%, Mo: 0.2-0.5wt%, Cu: 0.1-0.5wt%, Ca:0.005-0.03wt%, [N]:0-0.004wt%。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種生產(chǎn)上述Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板的方法，包括:
[0009]將鐵水經(jīng)過轉(zhuǎn)爐、電爐或感應(yīng)爐冶煉獲得半鋼水，
[0010] 將所述半鋼水通過連鑄獲得權(quán)利要求1或2所述成分的鑄坯，或通過模鑄獲得權(quán)利要求I或2所述成分的鑄錠；
[0011]將所述鑄坯或鑄錠進(jìn)行加熱，加熱溫度為:1150-1350°c，保溫l_5h，以保證80%的Ti實(shí)現(xiàn)固溶，再經(jīng)過再結(jié)晶和未再結(jié)晶兩個(gè)階段軋制獲得熱軋板；
[0012]將所述熱軋板進(jìn)行層流冷卻后卷取獲得熱軋卷；
[0013]將所述將熱軋卷開平后，上熱矯機(jī)矯平獲得成品。
[0014]進(jìn)一步地，所述再結(jié)晶階段軋制溫度≥1000°C，道次變形量控制在15%_30%，積累變形量控制在50-70% ;所述未再結(jié)晶階段軋制溫度為980-820°C，積累變形量30_50%。
[0015]進(jìn)一步地，將所述熱軋板進(jìn)行層流冷卻時(shí)，先以30-50°C /s的冷速將所述熱軋板冷至550-650°C，且空氣中冷卻2s-8s，以保證10%左右的針狀鐵素體生成，再以40_60°C /s的冷速快將所述熱軋板冷至300-450°C，以保證貝氏體組織生成。
[0016]進(jìn)一步地，將所述將熱軋卷開平，加熱至590-630°C，保溫30_50min后，經(jīng)過熱矯機(jī)矯平獲得成品。
[0017]本發(fā)明提供的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板及其生產(chǎn)方法，通過對(duì)成分的有效改進(jìn)，在C-S1-Mn-T1-B的基礎(chǔ)上選擇性添加少量的I到2種貴重合金，合金成本較低，在生產(chǎn)工藝上充分利用了 TiC的析出強(qiáng)化，提高熱軋板屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)在熱軋時(shí)采用層流冷卻方式進(jìn)行冷卻，抑制TiC的析出，隨后在貝氏體區(qū)內(nèi)卷取，此時(shí)，鋼板屈服強(qiáng)度在700MPa左右，較低的強(qiáng)度條件下，鋼內(nèi)應(yīng)力小，板型控制較易，板型良好，此外，使得鋼材的成形性能良好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板金相組織示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板，其化學(xué)成分包括:
[0020]C:0.07-0.12wt%, S1:0.1-0.3wt%, Mn: 1.0-2.0wt%, P:0-0.01wt%, S:0-0.003wt%,Al:0.02-0.05wt%, T1:0.15-0.20wt%, B:0.0010-0.0020，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0021]本發(fā)明主要合金元素的作用如下:
[0022]碳:碳是提高材料強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)有效的元素，能有效提高鋼材的強(qiáng)度；但碳含量過高，也導(dǎo)致鋼材焊接性能、韌性和冷彎性能的下降。為了使鋼材具有良好的綜合機(jī)械性能，本發(fā)明采用的碳含量為0.07-0.12wt%。
[0023]硅:硅為固溶強(qiáng)化元素，同時(shí)還能夠促進(jìn)奧氏體中碳的擴(kuò)散，從而促進(jìn)針狀鐵素體的相變。但是添加硅含量過高，一方面會(huì)對(duì)鋼材表面質(zhì)量產(chǎn)生影響，另一方面會(huì)增加組織中的針狀鐵素體，使強(qiáng)度降低，本發(fā)明添加硅含量為0.10%~0.30%。
[0024]錳:錳具有固溶強(qiáng)化作 用，同時(shí)提高材料淬透性，是提高材料強(qiáng)度的重要元素之一。但錳含量超過2.00%時(shí)很容易產(chǎn)生偏析，同時(shí)淬透性的提高降低材料韌性，同時(shí)本發(fā)明添加較多的碳、鈦保證了材料具有足夠的淬透性，本發(fā)明添加錳含量為1.00%~2.00%。
[0025]硫和磷:硫和磷是雜質(zhì)元素，硫含量過高會(huì)產(chǎn)生夾雜，磷含量過高會(huì)產(chǎn)生偏析，對(duì)材料的疲勞壽命產(chǎn)生不利影響。由于此類鋼材可應(yīng)用于起重機(jī)吊臂或者其他汽車部件上，對(duì)疲勞性能要求較高，本發(fā)明限定了硫含量應(yīng)控制在0.003%以內(nèi)，磷含量應(yīng)控制在0.01%以內(nèi)。
[0026]鋁:鋁為脫氧元素，在鋼中作為殘余元素存在。本發(fā)明限定了鋁含量為0.02%~0.05%。
[0027]硼:添加一定量的B顯著提高材料的淬透性，保證在線冷卻過程中可以在較小的冷速下得到理想的組織。替代貴重合金元素的應(yīng)用以降低成本。當(dāng)B添加量大于20ppm時(shí)，即使保溫條件下也難以避免鑄坯存放時(shí)產(chǎn)生裂紋；當(dāng)B添加量小于IOppm時(shí)，難以保證有足夠的酸溶硼提高淬透性，本發(fā)明中添加B含量10-20ppm。
[0028]鈦:添加0.03%以下的鈦具有細(xì)晶強(qiáng)化作用，添加鈦含量大于0.03%時(shí)不僅具有細(xì)晶強(qiáng)化作用，還有提高淬透性和析出強(qiáng)化作用。Ti與C結(jié)合成為碳化鈦，納米尺寸的碳化鈦可以提高強(qiáng)度200-300MPa。基于本發(fā)明的碳含量，為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)碳鈦比，選擇鈦含量范圍0.15-0.20%ο[0029]除上述成分外，本發(fā)明實(shí)施例提供的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板也可以在以上基礎(chǔ)上添加下述一種或多種元素，Ni:0.1-0.5wt%, Cr:0.3-0.8wt%, Mo:0.2-0.5wt%,Cu:0.1-0.5wt%, Ca:0.005-0.03wt%, [N]:0.-0.004wt%。
[0030]鎳、鉻、鑰、銅均具有固溶強(qiáng)化作用。此外，鎳能通過增加鋼材變形中的滑移面提高鋼材的塑性；鑰能抑制磷元素的偏析，并與碳化鈦結(jié)合提高納米析出相的熱穩(wěn)定性，銅也具有析出強(qiáng)化作用。但這些元素較貴重，含量過高一方面會(huì)造成成本大大增加，另外一方面，本發(fā)明中硼的添加帶來的強(qiáng)化效應(yīng)已經(jīng)很明顯，在此基礎(chǔ)上如果貴重合金添加過量會(huì)造成韌性和成形性能下降。因此，本發(fā)明中也可以添加這些貴重合金的一種或多種，以彌補(bǔ)強(qiáng)度或者塑性的不足。氮是煉鋼過程中產(chǎn)生的殘量。
[0031]鎳有固溶強(qiáng)化作用，此外能通過增加滑移面有效提高鋼的塑性，通常鋼中添加Ni是為了提高鋼的塑性，考慮到鋼的成本及其對(duì)鋼的強(qiáng)化作用，本發(fā)明中如果添加鎳，范圍將控制在0.1-0.5%。鉻有固溶強(qiáng)化和提高淬透性作用，鉻添加量過高容易造成拉伸分層和韌性下降，本發(fā)明中如果添加鉻考慮范圍是0.3-0.8%。鑰含量過高，一方面成本過高，另一方面對(duì)鋼的成形性不利，本發(fā)明如果添加鑰，范圍將控制在0.2-0.5%。銅是穩(wěn)定的析出強(qiáng)化元素，彌補(bǔ)Ti納米級(jí)析出量不足，考慮到成本，本發(fā)明如果添加銅，范圍將控制在0.1-0.5%。氮是冶煉過程中的殘量，會(huì)與鋼中的B結(jié)合生成BN，還會(huì)與鋼中的鈦結(jié)合生成較大尺寸的TiN，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的氮含量在40ppm以下。
[0032]采用上述化學(xué)成分組合，可以實(shí)現(xiàn)屈服強(qiáng)度900MPa級(jí)以上高強(qiáng)鋼的熱連軋和低成本，并保證高強(qiáng)鋼的良好的板型和使用過程中的冷成形性。
[0033]本發(fā)明提供的一種生產(chǎn)上述Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板的方法，包括:
[0034]步驟S1:將鐵水經(jīng)過轉(zhuǎn)爐、電爐或感應(yīng)爐冶煉獲得的半鋼水。
[0035]步驟S2:將所述半鋼水通過連鑄獲得鑄坯，或通過模鑄獲得鑄錠。
[0036]所述鑄坯或鑄錠的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C:0.07-0.12wt%，S1:0.1-0.3wt%，Mn:1.0-2.0wt%, P:0-0.01wt%, S:0-0.003wt%, Al:0.02-0.05wt%, T1:0.15-0.20wt%, B:0.0010-0.0020，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。也可以在此基礎(chǔ)上增加下述一種或多種元素:Ni:0.1-0.5wt%, Cr:0.3-0.8wt%, Mo: 0.2-0.5wt%, Cu:0.1-0.5wt%, Ca:0.005-0.03wt%,[N]:0.002-0.005wt%o
[0037]步驟S3:將所述鑄坯或鑄錠進(jìn)行加熱，加熱溫度為:1150-1350°C，保溫l_5h，以保證80%的Ti實(shí)現(xiàn)固溶，再經(jīng)過再結(jié)晶和未再結(jié)晶兩個(gè)階段軋制獲得熱軋板。
[0038]再結(jié)晶區(qū)在高溫階段，本階段軋制抗力較小，應(yīng)采用大變形量，一方面降低能耗，另一方面使奧氏體晶粒在該階段得到充分細(xì)化。再結(jié)晶和未再結(jié)晶區(qū)中間有混晶區(qū)，應(yīng)避免在混晶區(qū)軋制，造成最終的組織不均勻。該成分體系的混晶區(qū)范圍是1000°c -980°c。未再結(jié)晶區(qū)的軋制目的是使晶粒產(chǎn)生拉長(zhǎng)變形，并增加位錯(cuò)，晶界和位錯(cuò)都是新相形核的核心，形核點(diǎn)增加，從而隨后的針鐵和貝氏體組織都得到細(xì)化。
[0039]再結(jié)晶階段軋制溫度≥1000°C，道次變形量控制在15%_30%，積累變形量控制在50-70% ;所述未再結(jié)晶階段軋制溫度為980-820°C，積累變形量30_50%。
[0040]步驟S4:將所述熱軋板進(jìn)行層流冷卻后卷取獲得熱軋卷。
[0041]將所述熱軋板進(jìn)行層流冷卻時(shí)，先以30-50°C /s的冷速將所述熱軋板冷至550-650°C，且空氣中冷卻2s-8s，以保證10%左右的針狀鐵素體生成，再以40_60°C /s的冷速快將所述熱軋板冷至300-450°C，以保證貝氏體組織生成。
[0042]針狀鐵素體的生成保證了鋼的冷成形性能，同時(shí)針鐵相變過程中促進(jìn)碳向奧氏體中擴(kuò)散，奧氏體中碳含量增加，貝氏體相變時(shí)強(qiáng)度增加。冷卻過程中，“先以30-50°C /s的冷速將所述熱軋板冷至550-650°C ”，30-50°C /s的冷速能夠抑制鈦的碳氮化物析出，同時(shí)保證原始奧氏體晶粒細(xì)化；“空氣中冷卻2s-8s，以保證10%左右的針狀鐵素體生成”，該過程中會(huì)有少量鈦的納米級(jí)析出產(chǎn)生?！霸僖?0-60°C /s的冷速快將所述熱軋板冷至300-4500C “，保證得到細(xì)化貝氏體的同時(shí)，也抑制了含鈦納米析出相的析出和長(zhǎng)大。即在此過程中只保證目標(biāo)組織的實(shí)現(xiàn)，但抑制了含鈦的納米析出強(qiáng)化。使鋼在此時(shí)屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比較低，有利于板型的控制。
[0043]步驟S5:將所述將熱軋卷開平，加熱至590-630°C，保溫30_50min后，經(jīng)過熱矯機(jī)矯平獲得成品。成品為開平板，平坦度為2，屈服強(qiáng)度900MPa以上，并具有良好的成形性能，d=2a，180°時(shí)合格?！凹訜嶂?90-630°C，保溫30-50min “，該溫度區(qū)間是碳化鈦能夠充分析出的溫度區(qū)間，保溫30-50min能保證碳化鈦在該溫度區(qū)間析出充分，并且尺寸保持在納米級(jí)別，將析出強(qiáng)化作用發(fā)揮到極致，此時(shí)，屈服強(qiáng)度能提高200-350MPa，抗拉強(qiáng)度能提高100-200MPa。
[0044]本發(fā)明提供的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板及其生產(chǎn)方法，通過對(duì)成分的有效改進(jìn)，在C-S1-Mn-T1-B的基礎(chǔ)上選擇性添加少量的I到2種貴重合金，合金成本較低，在生產(chǎn)工藝上充分利用了 TiC的析出強(qiáng)化，提高熱軋板屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)在熱軋時(shí)采用分段冷卻，終軋后快冷，抑制TiC的析出，隨后在貝氏體區(qū)內(nèi)卷取，此時(shí)，鋼板屈服強(qiáng)度在700MPa左右，較低的強(qiáng)度條件下，鋼內(nèi)應(yīng)力小，板型控制較易，板型良好，此外，使得鋼材的成形性能良好。
[0045]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0046]實(shí)施例一:`
[0047]本發(fā)明實(shí)施例提供的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板，其成分體系如表1所示，軋制工藝如表2所示，熱軋后的力學(xué)性能如表3所示，開平并熱矯后的力學(xué)性能如表4所示。
[0048]表1實(shí)驗(yàn)鋼成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)
【權(quán)利要求】
1.一種Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板，其特征在于，其化學(xué)成分包括:
C:0.07-0.12wt%, Si:0.1-0.3wt%, Mn:1.0-2.0wt%, P:0-0.01wt%, S:0-0.003wt%, Al:0.02-0.05wt%, Ti:0.15-0.20wt%, B:0.0010-0.0020，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板，其特征在于，其化學(xué)成分還包括以下的一種或幾種:
Ni: 0.1-0.5wt%，Cr: 0.3-0.8wt%，Mo: 0.2-0.5wt%，Cu: 0.1 -0.5wt%，Ca:0.005-0.03wt%，[N]:0-0.004wt%。
3.—種生產(chǎn)如權(quán)利要求1或2所述的Ti析出強(qiáng)化型超高強(qiáng)熱軋薄板的方法，其特征在于，包括: 將鐵水經(jīng)過轉(zhuǎn)爐、電爐或感應(yīng)爐冶煉獲得半鋼水， 將所述半鋼水通過連鑄獲得權(quán)利要求1或2所述成分的鑄坯，或通過模鑄獲得權(quán)利要求I或2所述成分的鑄錠； 將所述鑄坯或鑄錠進(jìn)行加熱，加熱溫度為:1150-1350°C，保溫l_5h，以保證80%的Ti實(shí)現(xiàn)固溶，再經(jīng)過再結(jié)晶和未再結(jié)晶兩個(gè)階段軋制獲得熱軋板； 將所述熱軋板進(jìn)行層流冷卻后卷取獲得熱軋卷； 將所述將熱軋卷開平后，上熱矯機(jī)矯平獲得成品。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 所述再結(jié)晶階段軋制溫度> 100`0°C，道次變形量控制在15%-30%，積累變形量控制在50-70% ;所述未再結(jié)晶階段軋制溫度為980-820°C，積累變形量30_50%。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 將所述熱軋板進(jìn)行層流冷卻時(shí)，先以30-50°C /s的冷速將所述熱軋板冷至550-650°C，且空氣中冷卻2s-8s，以保證10%左右的針狀鐵素體生成，再以40-60°C /s的冷速快將所述熱軋板冷至300-450°C，以保證貝氏體組織生成。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 將所述將熱軋卷開平，加熱至590-630°C，保溫30-50min后，經(jīng)過熱矯機(jī)矯平獲得成品O
【文檔編號(hào)】C22C38/54GK103484764SQ201310412998
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】郭佳, 姚志強(qiáng), 劉杰, 代曉莉, 馮軍, 白永立, 杜宇, 潘輝, 趙運(yùn)堂, 周娜, 周志偉, 李飛, 朱國(guó)森, 崔陽, 王全禮 申請(qǐng)人:首鋼總公司