非调质热轧钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种非调质热轧钢，该钢具有大于１０ｋｇｆ．ｍ／ｃｍ↑［２］的冲击强度，且含有（以重量的分数计）０．３０－０．５０％碳，０．１５－０．６０％硅，０．８０－１．６０％锰，高至０．０２％磷，高至０．０１５％硫，０．０７－０．２０％钒，０．０１５－０．０６％铝，０．００５－０．０１５％氮，高至０．００１５％氧，平衡量的铁和不可避免的杂质。本发明专利技术还公开了所述钢的制品的制造方法。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及一种非调质热轧钢，更具体地涉及一种热轧的巨火钢，它不需要费用昂贵的调质处理，但具有令人满意的机械强度以及改善的韧性和表面光洁度。另一方面，本专利技术涉及制造具有增加的韧性和最少表面缺陷这类热轧钢的方法，该方法不经过任何常规的淬火和回火处理。如通常在钢生产领域所知的，制造用于机器零件或设备的钢制品的典型工艺包括在控制温度下进行热轧中碳低合金钢，然后将该热轧钢进行调质处理，由此得到特定应用所需的机械强度。在此所用的术语“调质”是指将热轧钢再加热、淬火和回火，以期改善机械性能。在本说明书中正火不包括在“调质”概念之中。调质处理能使钢生产工艺复杂化以及高成本，它必然导致最终产品价格的升高。更重要的是，在一定条件下如调质处理失败，则将得到劣性能的钢，而在预定使用中不能满足需要。为了避免上述的缺陷，已经使用非调质热轧钢，它具有与调质钢(即淬火和回火钢)基本相同的机械性能。尽管已经证明非调质热轧钢比调质钢具有一系列优越性，但其用途仅限制在所需韧性大大低于所需强度的这些使用场合。这主要是因为非调质钢本质地韧性不足。过去已尝试在非调质热轧钢中加入控制量的锰以改善其韧性。但遗憾地是，锰含量的增加对热轧钢的机械加工性能有不利影响。作为选择的方法是加入如硫、铅、铋这类微合金元素以避免机械加工性能的降低，但是，这同样导致韧性不可接受的降低。另外，这些微合金元素具有在热轧过程中产生过早的塑性变形的趋势，因此在钢组织中产生不希望的带状夹杂物。韩国延迟审查专利公开NO.93—36343(1993年5月8日)中公开了一种轧制的高韧性钢，该钢含有(以重量百分数计)0.35—0.55％碳，0.15—0.45％硅，0.01—0.075％铝，0.60—1.55％锰，高至0.05％硫，高至0.15％的铌加钒，0.2923钛—0.02％氮，高至0.03％钛，0.00001—0.04％选自钙、稀土金属如铈或碲和铈镧合金的微合金元素，平衡量的铁和杂质。这里的“铈镧合金”是指由铈、镧和其他稀土金属的粗混合物组成的合金，这些稀土金属是通过电解溶于熔融氯化钠中混合金属氯化物而制得的。尽管加入各种微合金元素，在’643公开说明书中的钢仍不能将其韧性增加到相当大的程度，相反，产生了伴生的问题，即过量地加入微合金元素会在钢的组织中引起带状裂痕，随后需进行必须的表面处理。在本说明书中的“带状裂痕”意指明显的带状缺陷，出现在机加工后的钢表面。这类带状裂痕的成因是针孔、气孔、非金属夹杂物和其他异物。韩国延迟审查专利公开NO.93—2742(1993年4月9日)中公开了一种高韧性热轧钢，该钢含有(以重量的百分数计)0.30—0.45％碳，0.15—0.35％硅，1.0—1.55％锰，高至0.050％硫，高至0.30％铬，0.01—0.05％铝，0.05—0.15％钒和铌，0.01—0.03％钛，0.0005—0.003％硼，0.2923钛—0.02％氮，平衡量的铁和在生产钢过程中的不可避免的杂质。在该’742公开说明书中也公开了一种制造非调质高韧性钢的方法，包括以下步骤在典型的冶炼条件下，冶炼上述组成的原料以生产钢锭，在A3相变温度以上但低于1300℃将钢锭热轧成预定的厚度，然后以10—150℃/分的冷却速度将热轧钢从800—950℃冷却至500—550℃。对于上述的方法，很伤脑筋地是以准确的方式来控制轧制温度和冷却速度。另外，与连铸钢相比，钢锭铸造通常导致生产率降低并降低冲击强度。因此，本专利技术的目的是提供一种非调质热轧钢，该钢具有最少的表面缺陷，增加的机械强度和韧性，而不需添加贵重的微合金元素如铌、钛、稀土金属和铈镧合金。本专利技术的另一个目的是提供一种制造具有优良的机械强度、韧性和表面光洁度的非调质热轧钢的方法，该方法具有高的生产率，且不需控制轧制工艺。一方面，本专利技术属于具有冲击大于10kgf.m/cm2的非调质热轧钢，含有(以重量分数计)0.30—0.50％碳，0.15—0.60％硅，0.80—1.60％锰，高至0.02％磷，高至0.015％硫，0.07—0.20％钒，0.015—0.06铝，0.005—0.015％氮，高至0.0015％氧，平衡量的铁和不可避免杂质。为进一步增加高温性能、屈服强度和韧性，优选地任意加入0.02—0.15％钼。另一方面，本专利技术提供了一种制造非调质热轧钢的方法该非调质热轧钢具有冲击强度大于10kgf·m/cm2，且含有(以重量的百分数计)0.3—0.50％碳，0.15—0.6％硅，0.80—1.60％锰，高至0.02％磷，高至0.15硫，0.07—0.20％钒，0.015—0.06％铝，0.015—0.06％铝，0.005—0.015％氮，高至0.0015％氧，平衡量的铁和不可避免的杂质，该方法包括如下步骤铸造预定横载面形状的钢制品，将该钢制品加热到1100—1250℃温度，以终轧温度850—1000℃下热轧该加热的钢制品，在880—950℃温度对热轧钢制品进行正火，最后以5—100℃/分冷却速度将该正火的钢制品冷却到300℃。如上所述，本专利技术的非调质热轧钢基本上含有(以重量百分数计)0.30—0.50％碳，0.15—0.60％硅，0.80—1.60％锰，高至0.20％磷，高至0.015％硫，0.07—0.20％钒，0.015—0.06％铝，0.005—0.015％氮和高至0.0015％氧。平衡物是铁和在生产钢过程中所含的不可避免的杂质。如需要，可将0.02—0.15％的钼任意加到本专利技术的钢中。应说明的是，除另有特别注明外，在本说明书和权利要求中合金元素含量以重量的分数表示。下面叙述形成本专利技术热轧钢的添加的各种合金元素的作用及其所推荐的含量范围。碳是保证足够机械的基本元素，其含量可以在0.30到0.50％范围内变化，优选是0.41—0.44％。低于0.30％则难以获得足够的强度和可接受的淬火性能。如超过0.50％，则韧性和可焊性降低到实际所不希望的程度。硅不仅是与熔解钢中的氧结合形成SiO2而起脱氧剂的作用，它还用于强化铁素体基体。优选的硅含量为0.15—0.60％，更优选为0.24—0.28％。如含量低于0.15％则不能得到足够的强度，而硅含量超过0.60％，则降低韧性并产生不希望的非金属夹杂物如MnS、Al2O3和SiO2。锰作为脱硫剂也与碳以相同的方式来改善钢的硬化性和强度。为获得与含上述范围碳的调质钢可比的强度，需要或甚至必须加入含量大于0.80％的锰。然而，非常高的锰含量会产生一定量的贝氏体基体，已知这会降低韧性。过量地加入锰也会增大珠光体颗粒尺寸，因此会缩短其疲劳寿命观及降低机加工性和可焊性。为此，优选的锰含量是0.80—1.60％，更优选1.16—1.39％。硫与锰相互作用形成MnS，这可改善机加工性，但这可在处理后的钢表面留下可怕的缺陷。还有，当硫与铁结合时则会损害热加工性。特别是，偏折形式的硫形成应力集中点，这会诱发裂纹发生。除上述之外，硫是产生带状裂痕的主要原因，特别是在进行金属镀以增加耐磨性的情况下。由于上述原因，硫含量应尽可能地保持为最低，优选低于0.015％，最优选高至0.009％。磷倾向于产生偏析，并且在某些情况下形成所谓的“幻影线”，这是由于产生纤维状的金相组织。过多加入磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非调质热轧钢，该钢具有大于１０ｋｇｆ．ｍ／ｃｍ↑［２］的冲击强度，且含有（以重量百分数计）０．３０－０．５０％碳，０．１５－０．６０％硅，０．８０－１．６０％锰，高至０．０２％磷，高至０．０１５％硫，０．０７－０．２０％钒，０．０１５－０．０６％铝，０．００５－０．０１５％氮，高至０．００１５％氧，平衡量的铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金大容，曹正焕，赵允晟，金钟成，
申请(专利权)人：大宇重工业株式会社，起亚特殊钢株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]