高硬度热轧钢制品和其制造方法技术

公开了一种制造诸如热轧钢带或钢板制品的热轧钢制品的方法，其中所述钢制品的显微结构是马氏体显微结构，其具有至少450HBW的布氏硬度。所述方法包括以下按给定顺序进行的步骤：提供钢板坯的步骤，所述钢板坯以重量百分比计含有：C：0.25‑0.45％，Si：0.01‑1.5％，Mn：0.4‑3.0％，Ni：0.5‑4.0％，Al：0.01‑1.2％，Cr：低于2.0％，Mo：低于1.0％，Cu：低于1.5％，V：低于0.5％，Nb：低于0.2％，Ti：低于0.2％，B：低于0.01％，Ca：低于0.01％，其余是铁、残余内容物以及不可避免的杂质；将所述钢板坯加热至950‑1350℃范围内的温度T加热的加热步骤；温度均衡步骤；用于获得热轧钢材料的在Ar3至1300℃的温度范围内的热轧步骤；以及将所述热轧钢材料从所述热轧热量直接淬火至低于Ms的温度的步骤。所获得的钢制品的原始奥氏体晶粒结构沿轧制方向伸长，使得纵横比大于或等于1.2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景高硬度是极大地改善耐磨和防弹钢的性能的材料性质。耐磨钢(也称为抗磨钢)用于运土车辆的挖斗或铲斗的情况中，其中超高硬度意味着更长的车辆组件服务时间。高硬度意味着布氏硬度(Brinellhardness)至少是450HBW并且尤其在500-650HBW范围内。钢制品的此类硬度是典型地因通过在炉中奥氏体化之后将具有高碳含量(0.30-0.50wt-％)的钢合金淬火硬化所产生的马氏体显微结构而获得。在此工艺中，首先将钢板热轧，从热轧热量缓慢冷却至室温，再加热至奥氏体化温度，均衡并且最后淬火硬化(在下文中为RHQ工艺)。因为实现所需硬度所需要的碳含量相对高，所以所得马氏体反应对钢造成显著的内部残余应力。这是因为碳含量越高，晶格畸变程度越高。这意味着此类型的钢非常脆并且甚至可能在淬火硬化期间破裂(淬火诱导型破裂)。为克服此与脆性有关的缺点，典型地将镍合金化至此类淬火硬化钢中。在淬火硬化之后通常还需要回火步骤，然而其增加加工功夫和代价。以此方式制备的钢的实例是参考文献CN102199737中所公开的耐磨钢或一些商业耐磨钢。参考文献JP09-118950A公开一种通过以上所提到的RHQ工艺制备具有中等水平的碳(0.20至0.40wt％)的热轧耐磨钢的方法，其包括板坯加热、热轧、冷却、再加热至Ac3-1250℃范围内的温度并且以不低于1.5℃/sec的冷却速率冷却，使得可获得马氏体显微结构。然而，如通常所了解，所得马氏体的硬度仅仅由碳含量指示。这意味着为实现所需硬度，需要钢中有一定量的碳，这继而引起淬火诱导型破裂和脆性的风险。此处的另一缺点是碳对钢的可焊性具有最大削弱作用，正如由以下碳当量等式也可以看出的那样：CE＝C+(Si+Mn)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，其中更低的CE意味着更佳的可焊性。举例来说，铲斗是通过焊接来连接数件淬火硬化钢板而制造，淬火硬化钢材料的良好可焊性深受青睐。因此，对在不损害硬度的情况下降低碳含量存在需要。另外，举例来说，一些运土车辆在低温使用下操作并且其一些组件经历冲击负荷。为此，在某些应用中，其韧性，尤其低温韧性应处于令人满意的水平。尽管镍合金化相对昂贵，但在某些应用中尤其在低温下的韧性会进一步改善，同时具有合理的合金化成本，从而促进超高硬度热轧钢在要求更高的应用中使用。在此方面，硼合金化是用于以低合金化成本实现马氏体钢的可硬化性的常用作法。然而，硼合金需要使用钛，其可能对低温韧性有害。另外，当车辆组件有时包括通过弯曲或翻边而形成的形状时，考虑到高硬度，钢的可弯曲性应优选是优良的。另外，自然地，加工和合金化成本应保持尽可能低。参考文献US2006/0137780A1和US2006/0162826A1公开一种制造具有抗磨性的热轧钢板的替代方法，其是基于在高温下形成的粗Ti或Zr碳化物。然而，Ti或Zr碳化物对低温韧性有害。钢的极大硬度和存在脆化性Ti碳化物使得有必要在温度降至Ms温度以下之前减慢冷却，使得不存在淬火诱导型破裂的风险。此外，参考文献WO03/083153A1公开一种用于制备注射模制品的钢块。为用此钢制造模制品，制备所述钢，浇注并且以已知方式热轧或热锻并且切割以获得块状物。将块状物任选在锻造或轧制热量中奥氏体化，并且然后将其淬火。将钢块的化学组成针对高温应用而不是低温应用进行最佳化。热机械控制加工(TMCP)结合直接淬火(DQ)或间断式直接淬火(IDQ)是制备在900MPa至1100MPa屈服强度范围内的低碳、低合金化超高强度结构钢的有效方法。本专利技术将对TMCP-DQ/IDQ工艺的利用延伸至制备高硬度热轧钢制品，诸如具有高性能的带钢和板钢(450-600HB)。专利技术目标和描述本专利技术的目标是以降低的淬火诱导型破裂风险提供具有改善的可焊性(归因于降低的碳含量)或者比包含相等或更高碳含量的典型耐磨钢硬度更高的高硬度热轧钢制品，诸如热轧钢带或钢板制品；以及其制造方法。另一目的是提供优良的低温韧性，而不损害热轧钢制品的高硬度。所述目标是通过根据权利要求1所述的制品和根据权利要求10所述的方法而获得。所述附属权利要求确定本专利技术的进一步发展。用于制备高硬度热轧钢制品的钢合金主要以中等水平的碳C(0.25-0.45％)和高水平的镍Ni(0.5-4.0％)为特征。正如随后更详细解释的那样，这两种合金化元素是最重要的合金化元素，因为第一碳为目标高硬度提供基础，并且第二因为镍能够降低淬火诱导型破裂的风险。换句话说，镍使得能够安全而又有效地制备此类型的高硬度热轧钢制品。其他合金化元素可视在给定范围内的实施方案而不同。另外，本专利技术是基于通过在即将直接淬火具有给定钢合金的热轧钢材料之前进行热轧来修改奥氏体晶粒。奥氏体晶粒的热轧继之以直接淬火提供沿轧制方向伸长以使得纵横比大于或等于1.2的钢制品的原始奥氏体晶粒结构。这和以上所提到的用于例如CN102199737和JP09-118950A中的将钢再加热至奥氏体化温度从而产生纵横比为约1.0的等轴原始奥氏体晶粒结构的RHQ工艺大不相同。概括地说，根据本专利技术的热轧钢制品具有至少450HBW的布氏硬度并且以重量百分比计由以下化学组成构成：C：0.25-0.45％，Si：0.01-1.5％，Mn：超过0.35％并且等于或低于3.0％，Ni：0.5-4.0％，Al：0.01-1.2％，Cr：低于2.0％，Mo：低于1.0％，Cu：低于1.5％，V：低于0.5％，Nb：低于0.2％，Ti：低于0.2％，B：低于0.01％，Ca：低于0.01％，其余是铁、残余内容物以及不可避免的杂质，诸如N、P、S、O以及稀土金属(REM)，其中钢制品的原始奥氏体晶粒结构沿轧制方向伸长，使得纵横比大于或等于1.2。本说明书中所包括的若干深入实验表明高硬度热轧钢制品的硬度倾向于越高，原始奥氏体晶粒结构的纵横比越大。因此，纵横比优选大于1.3，更优选大于2.0。大于1.3或2.0的纵横比可通过如随后所解释的两阶段热轧步骤来实现。已发现，本专利技术提供降低碳含量而不损害硬度或者以相等或甚至或甚至更小碳含量获得更高硬度的可能性。降低的碳本身可归因于更小晶格畸变程度而降低淬火诱导型破裂的风险。另外，本专利技术提供改善的可焊性和与低温韧性有关的性质或者仅仅简单地提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热轧钢制品，诸如热轧钢带或钢板制品，其中所述钢制品的显微结构是马氏体显微结构，其具有至少450HBW的布氏硬度并且以重量百分比计由以下化学组成构成：C：0.25‑0.45％，Si：0.01‑1.5％，Mn：超过0.35％并且等于或低于3.0％，Ni：0.5‑4.0％，Al：0.01‑1.2％，Cr：低于2.0％，Mo：低于1.0％，Cu：低于1.5％，V：低于0.5％，Nb：低于0.2％，Ti：低于0.2％，B：低于0.01％，Ca：低于0.01％，其余是铁、残余内容物以及不可避免的杂质，其中所述钢制品的原始奥氏体晶粒结构沿轧制方向伸长，使得纵横比大于或等于1.2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.30 EP 13182449.21.一种热轧钢制品，诸如热轧钢带或钢板制品，其中所述钢制
品的显微结构是马氏体显微结构，其具有至少450HBW的布氏硬度
并且以重量百分比计由以下化学组成构成：
C：0.25-0.45％，
Si：0.01-1.5％，
Mn：超过0.35％并且等于或低于3.0％，
Ni：0.5-4.0％，
Al：0.01-1.2％，
Cr：低于2.0％，
Mo：低于1.0％，
Cu：低于1.5％，
V：低于0.5％，
Nb：低于0.2％，
Ti：低于0.2％，
B：低于0.01％，
Ca：低于0.01％，
其余是铁、残余内容物以及不可避免的杂质，其中
所述钢制品的原始奥氏体晶粒结构沿轧制方向伸长，使得纵横比
大于或等于1.2。
2.根据权利要求1所述的热轧钢制品，其中所述钢制品的原始
奥氏体晶粒结构沿所述轧制方向伸长，使得纵横比大于1.3或大于2.0。
3.根据权利要求1或2所述的热轧钢制品，其中C：0.28-0.4％
或0.28-0.36％。
4.根据任何前述权利要求所述的热轧钢制品，其中Ni：1.0-3.0％
或1.5-2.5％。
5.根据任何前述权利要求所述的热轧钢制品，其中Ti：低于0.02％
或更优选低于0.01％。
6.根据任何前述权利要求所述的热轧钢制品，其中B：＜0.0005％。
7.根据任何前述权利要求所述的热轧钢制品，其中Mo：0.1-1.0％
或0.1-0.8％。
8.根据任何前述权利要求所述的热轧钢制品，其中所述热轧钢
制品是具有在8-80mm范围内的厚度Th的热轧钢板或具有在2-15
mm范围内的厚度Th的热轧钢带。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的热轧钢制品，所述显微结构
以体积百分比计包含至少90％马氏体或者可选择地马氏体60-95％、
贝氏体10-30％、残留奥氏体0-10％以及铁素体0-5％。
10.一种制造诸如热轧钢带或钢板制品的热轧钢制品的方法，所
述钢制品具有至少450HBW的布氏硬度，所述方法包括以下给定顺
序的步骤：
a)提供以重量百分比计由以下化学组成构成的钢板坯的步骤：
C：0.25-0.45％，
Si：0.01-1.5％，
Mn：超过0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕西·苏伊卡宁，米科·黑米拉，维萨·朗，奥利·奥亚，伊尔卡·米图宁，
申请(专利权)人：罗奇钢铁公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI