一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢及生产方法技术

一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其组分及wt%为：C：0.133~0.162%，Si：0.01~0.09%，Mn：1.94~2.32%，P：≤0.008%，S：≤0.003%，Cr：0.21~0.32%，V：0.21~0.34%，Ti：0.162~0.196%，Mo：0.173~0.328%，Nb：0.091~0.132%，N：≤0.005%。生产方法：经常规冶炼、浇铸成坯后对铸坯加热；两段式热轧；层流冷却；卷取；自然冷却至室温后酸洗；温轧；退火；冷却。本发明专利技术既能使钢的屈服强度在1102~1143MPa，抗拉强度在1151~1189MPa，延伸率≥17%，铁素体平均晶粒尺寸在0.7~1.2μm，沉淀强化贡献量为382~417Mpa，并具有优良的塑性、成型性能、焊接性能。

A precipitation strengthened ferrite steel with yield strength of 1100MPa grade and its production method

A Precipitation-Strengthened ferritic steel with yield strength of 1100 MPa is developed. Its composition and wt% are C: 0.133-0.162%, Si: 0.01-0.09%, Mn: 1.94-2.32%, P: < 0.008%, S: < 0.003%, Cr: 0.21-0.32%, V: 0.21-0.34%, Ti: 0.162-0.196%, Mo: 0.173-0.328%, Nb: 0.091-0.132%, N: < 0.005%. Production methods: conventional smelting, casting billet after heating; two-stage hot rolling; laminar cooling; coiling; natural cooling to room temperature after pickling; warm rolling; annealing; cooling. The invention can not only make the yield strength of the steel between 1102 and 1143 MPa, the tensile strength between 1151 and 1189 MPa, the elongation (> 17%), the average grain size of ferrite between 0.7 and 1.2 micron, and the contribution of precipitation strengthening between 382 and 417 Mpa, but also have excellent plasticity, formability and weldability.

【技术实现步骤摘要】
一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢及生产方法
本专利技术涉及一种低碳超高强度铁素体钢及其生产方法，确切地属于屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型超细晶铁素体钢及生产方法，其适用于汽车，交通运输，工程机械等领域。
技术介绍
近年来，高性能汽车用钢发展迅速，其被视为汽车轻量化的关键，是实现汽车节能减排的重要手段之一。着力研究和发展高性能汽车用钢技术对我国钢铁和汽车产业的发展具有重要意义。超高强度铁素体钢作为高性能汽车用钢的一个重要发展方向，具有优良的塑性、成型性能、焊接性能等，尤其适合制作复杂结构的汽车零部件，且生产工艺简单、成本低。然而，铁素体钢强度较低，如何提高其强度成为了发展超高强度铁素体汽车钢的关键。目前，超高强钢主要以马氏体钢和贝氏体钢为主，这类钢具有超高强度但其延伸率较低，无法满足制作复杂结构的汽车零部件的要求。此外，该类钢的生产需要添加大量的合金元素、并且需要经过复杂的热处理过程，制造流程长，生产成本高，如经检索的：中国专利申请号为201210117567.8的文献，其公开了一种屈服强度高于900MPa的非调质态热轧带钢及其制备方法，其采用低碳成分设计，其成分范围为：C0.06~0.12%，Si0.10~0.30%,Mn0.80~1.20%，Nb0.00~0.04%，V0.00~0.04%，Ti0.02~0.10%，Cr0.8~1.20%，Mo0.10~0.30%，B0.001~0.003%，P＜0.012%，S＜0.01%，通过添加微合金元素和控轧控冷、控轧控冷+回火技术，生产出屈服强度不小于900MPa，抗拉强度不小于940MPa，断后伸长率为12~16%的钢带。其金相组织为晶粒较为细小的贝氏体/马氏体或回火贝氏体/回火马氏体及少量残余奥氏体的组织。其屈服强度虽达到了900MPa级，但其延伸率仅为12~16%，其主要强化机理是贝氏体/马氏体的相变强化，强度高但其延伸率相对较低。仍不能满足更高级别部件的使用要求。中国专利申请号为201610713632.1的文献，其公开了一种用薄板坯直接轧制的抗拉强度≥1100MPa薄热成形钢及生产方法，其成分范围为：C：0.12～0.16%，Si：0.15～0.20%，Mn：0.7～1.0%，P≤0.02%，S≤0.008%，Als：0.015～0.060%，Cr：0.15～0.20%，Ti：0.005～0.02%或Nb：0.005～0.02%或V：0.005～0.02%或其中两种以上以任意比例的混合，B：0.0005～0.0020%，N≤0.005%。其采用薄板坯连铸连轧生产的热轧原料，进行加热奥氏体化；再利用模具冲压成形，然后进行淬火处理，最终得到抗拉强度≥1100MPa热成形钢，其延伸率不超过9%，淬火后的成品组织为马氏体，其主要依靠马氏体相变强化，所以强度高但其延伸率相对较低。然而，现有的铁素体钢对于延伸率来讲能满足要求，但其强度较低，目前铁素体钢的屈服强度一般小于700MPa。如何提高铁素体钢的强度级别，则成为了发展超高强度铁素体钢的关键。铁素体钢具有优良的塑性、成型性能、焊接性能等，尤其适合制作复杂结构的汽车零部件，且生产工艺简单、成本低。超高强度铁素体钢是高性能汽车用钢的一个重要发展方向。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有铁素体钢存在的不足，提供一种既能使钢的屈服强度在1102~1143MPa，抗拉强度在1151~1189MPa，延伸率≥17%，铁素体平均晶粒尺寸在0.7~1.2μm，具有优良的塑性、成型性能、焊接性能等的沉淀强化型铁素体钢及生产方法。实现上述目的的措施：一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.133~0.162%，Si：0.01~0.09%，Mn：1.94~2.32%，P：≤0.008%，S：≤0.003%，Cr：0.21~0.32%，V：0.21~0.34%，Ti：0.162~0.196%，Mo：0.173~0.328%，Nb：0.091~0.132%，N：≤0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质；金相组织为全铁素体；力学性能：屈服强度在1102~1143MPa，抗拉强度在1151~1189MPa，延伸率≥17%，铁素体平均晶粒尺寸在0.7~1.2μm。优选地：C的重量百分比含量为0.135~0.160%。优选地：Mn的重量百分比含量为1.97~2.2%。优选地：Nb的重量百分比含量为0.099~0.127%。优选地：V的重量百分比含量为0.21~0.33%。优选地：Ti的重量百分比含量为0.165~0.193%。优选地：Mo的重量百分比含量为0.185~0.297%。生产一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢的方法，其步骤：1）经常规冶炼、浇铸成坯后对铸坯加热，经加热后的铸坯温度控制在1331~1352℃，加热时间在139~166min；2）进行两段式热轧：其中，控制粗轧结束温度在1109~1121℃，其累计压下率在88~92%；控制精轧终轧温度在781~803℃，其累计压下率在87~91%；3）进行层流冷却，在冷却速度为79~87℃/s,下冷却至卷取温度；4）进行卷取，控制卷取温度在583~607℃；5）经自然冷却至室温后进行常规酸洗；6）进行温轧，控制温轧温度在243~332℃，累计压下率在78~92%；7）在全氢气氛保护下进行退火，退火温度控制在573~627℃，并在此温度下保温41~57min；8）进行冷却，在冷却速度不低于107℃/s下冷却至室温。优选地：温轧温度在264~311℃，累计压下率在77~86%。优选地：退火温度在585~620℃。本专利技术中主要强化元素及工艺的作用及机理C：选用低碳设计的目的是减少钢显微组织中渗碳体的数量，抑制珠光体的形成。当C含量小于0.13%时，碳含量过低时，难与微合金元素Ti、Nb、V等结合形成纳米级析出物，从而难以起到沉淀强化的作用。当C含量大于0.162%时，使焊接及低温韧性会急剧恶化，因此将C含量控制在0.13~0.162%，优选地C的重量百分比含量为0.135~0.160%。Si：在钢中起到固溶强化的作用，同时是脱氧元素，Si含量应该控制0.01%以上，但当Si含量大于0.09%时，会促进内锈层的形成，会给轧制时除鳞带来困难，从而导致钢带表面质量恶化，另外，Si含量过高还会降低钢的焊接性能，因此将其控制在0.01~0.09%。Mn：是钢中重要的强韧化元素，提高钢中的锰含量，能扩大γ区，降低转变温度，扩大轧制范围，促进晶粒细化，从而增加了钢的强韧性，冲击转变温度也几乎不发生变化，因此Mn含量应大于1.94%，另外，当Mn含量较高时，连铸过程容易产生铸坯裂纹，Mn含量过高同时会降低钢的焊接性能，因此将Mn含量控制在1.94~2.32%。P：钢中的P会恶化钢的韧性，特别是剧烈地降低钢的低温冲击韧性，因此将P含量控制在0.008%以下。S：钢中S含量过高产生的MnS夹杂会使钢的纵横向性能产生明显差异，恶化低温韧性。S含量应控制在0.003%以下。Cr：钢中Cr元素可提高钢的强度和硬度，因此，Cr含量控制在0.21%以上，另外考虑到成分的经济性，应将Cr含量控制0.32%以下。Ti：是强碳氮化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.133~0.162%，Si：0.01~0.09%，Mn：1.94~2.32%，P：≤0.008%，S：≤0.003%，Cr：0.21~0.32%，V：0. 21~0.34%，Ti：0.162~0.196%，Mo：0.173~0.328%，Nb：0.091~0.132%，N：≤0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质；金相组织为全铁素体；力学性能：屈服强度在1102~1143MPa，抗拉强度在1151~1189MPa，延伸率≥17%，铁素体平均晶粒尺寸在0.7~1.2μm。

【技术特征摘要】
1.一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.133~0.162%，Si：0.01~0.09%，Mn：1.94~2.32%，P：≤0.008%，S：≤0.003%，Cr：0.21~0.32%，V：0.21~0.34%，Ti：0.162~0.196%，Mo：0.173~0.328%，Nb：0.091~0.132%，N：≤0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质；金相组织为全铁素体；力学性能：屈服强度在1102~1143MPa，抗拉强度在1151~1189MPa，延伸率≥17%，铁素体平均晶粒尺寸在0.7~1.2μm。2.如权利要求1所述的一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其特征在于：C的重量百分比含量为0.135~0.160%。3.如权利要求1所述的一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其特征在于：Mn的重量百分比含量为1.97~2.2%。4.如权利要求1所述的一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其特征在于：Nb的重量百分比含量为0.099~0.127%。5.如权利要求1所述的一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其特征在于：V的重量百分比含量为0.21~0.33%。6.如权利要求1所述的一种屈服强度为1100MPa级的沉淀强化型铁素体钢，其特征在于：Ti的重量百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘晓龙，刘洋，刘志勇，王成，杨海林，汪水泽，徐进桥，李国彬，孙宜强，蔡珍，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42