高强韧高磷钢及生产方法技术

本发明专利技术涉及一种高强韧高磷钢及生产方法，以重量百分比计的化学成分为：C 0.4‑0.8%，Si 0.55‑1.6%，Cr 0.4‑4.0%，P 0.03‑0.3%，其余为Fe及杂质元素；在1100‑1250℃保温1‑2小时，然后进行压下量≥60%轧制；在750‑850℃进行压下量≥60%轧制，轧后淬火至室温；加热至800‑850℃保温2‑2.5小时，然后压下量≥60%轧制，轧后淬火至室温；在400‑550℃进行回火保温1‑1.5小时、然后空冷至室温；抗拉强度≥1100MPa，断后延伸率≥20%，‑110℃冲击功≥60J。

【技术实现步骤摘要】
高强韧高磷钢及生产方法
本专利技术涉及高强度高韧性高磷钢，属于钢铁冶金、轧钢
，特别是涉及一种可抵抗-110℃冲击、抗拉强度1100MPa级别的中高碳高磷钢。
技术介绍
中高碳钢广泛应用于冷镦、轴承、紧固、缆索等高强度要求场合，最重要的原因是碳是最便宜的强化元素，可以替代大量的合金强化元素，降低成本。对于中高碳钢，磷通常作为有害杂质元素来加以严格限制。过量的磷会严重恶化低温韧性，延伸率和面缩；另一方面由于偏聚不均匀性和磷自身的脆性，导致变形能力大幅下降，比如冷镦开裂倾向大。目前，需要具备-20℃冲击功要求的钢材一般都提出了磷含量不超多0.03%的上限，比如船板、桥梁、紧固件、冷镦等。尽管磷对钢材的韧性不利，但其提高强度效果明显；同时当前钢材冶炼流程中，采用专门脱磷工艺来降低磷含量，增加额外成本。因此，高磷钢具备低成本、高强度。如能解决高磷钢的韧性恶化，可大幅降低中高碳钢的合金使用量和低成本生产。中高碳钢的磷强化改善一直是行业技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度高韧性的中高碳的高磷钢。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：高强韧高磷钢，以重量百分比计的化学成分，C0.4-0.8%，Si0.55-1.6%，Cr0.4-4.0%，P0.03-0.3%，其余为Fe及杂质元素；高强韧高磷钢，以重量百分比计的化学成分，C0.4-0.6%，Si0.6-1.2%，Cr0.8-3.0%，P0.08-0.25%，其余为Fe及杂质元素；高强韧高磷钢，以重量百分比计的化学成分，还含有0.4-3.0%的Mn，Cu和Mo中的一种或以上；高强韧高磷钢采用以下生产工艺：1）在1100-1250℃保温1-2小时，然后进行轧制，压下量≥60%；然后在750-850℃区间轧制，压下量≥60%，轧后淬火至室温；2）加热至800-850℃保温2-2.5小时，然后轧制，压下量≥60%，轧后淬火至室温；3）在400-550℃进行回火保温1-1.5小时、然后空冷至室温；高韧塑性高磷钢，抗拉强度≥1100MPa，断后延伸率≥20%，-110℃冲击功≥60J。钢材中的元素添加理由详述如下：C：是中高碳钢中主要的强化元素；当其含量低于0.4%时，强化效果不明显；当其含量超过0.8%时，易引发由于偏聚不利于组织和性能均匀性控制，也不利用塑性提高；因此，其优选含量在0.4-0.8%。当其含量在0.4-0.6%之间时，效果更好；当其含量在0.45-0.6%之间时，效果最好。Si：主要是通过固溶强化提高强度；当其含量低于0.55%时，强化效果不明显；当其含量超过1.6%时，容易导致热塑性和韧性下降；因此，优选其含量为0.55-1.6%。当其含量在0.6-1.2%之间时，效果更好；当其含量在0.65-1.0%之间时，效果最好。Cr：通过合金强化来提高强度，同时不损伤韧性和塑性，此外也可以提高抗大气腐蚀、CO2腐蚀能力；当其含量低于0.4%时，强化效果和提高耐蚀效果不明显；当其含量超过4.0%时，会影响低温韧性，同时也会影响热成新型；因此，优选其含量为0.4-4.0%。当其含量在0.8-3.0%之间时，效果更好；当其含量在0.9-2.8%之间时，效果最好。P是本专利技术中的重要元素。虽然通常作为杂质有害元素而加以限制或去除，但在本专利技术中作为提高强度和耐蚀性的关键元素。一方面其固溶强化效果明显；另一方面磷是天然的、有效的提高耐蚀性元素之一，若合理利用，可有效提高钢材的抗大气腐蚀、海水腐蚀的能力，从而做到变废为宝。当其含量低于0.03%时，其强化效果不明显；但当其含量超过0.3%时，脆化严重导致韧性严重恶化，因此其优选含量是0.03-0.3%。当其含量0.08-0.25%时，效果更好；当其含量0.08-0.2%时，效果最好；还可以添加0.4-3.0%的Mn，Cu和Mo中的一种或以上用于提高强度和耐蚀性。添加量低于0.4%时，强化效果不明显；添加量超过3.0%时，热塑性能下降，不利于热加工和成型性，因此，其优选含量是0.4-3.0%。此外，Cr+Mn+Cu+Mo的总量不超过4%。高磷钢的生产方法说明如下：在1100-1250℃保温1-2小时，然后进行轧制，压下量≥60%；然后在750-850℃区间轧制，压下量≥60%，轧后淬火至室温。主要目的是：通过细化晶粒和晶粒尺寸、增加晶界面积和分布，来降低磷在晶界的偏析；加热至800-850℃保温2-2.5小时，然后轧制，压下量≥60%，轧后淬火至室温。主要目的是：进一步均匀化合金元素分布、同时利用轧后淬火来增大晶界面积、来进一步降低磷在晶界的分布和偏聚；在400-550℃进行回火保温1-1.5小时、然后空冷至室温。主要目的是：改善马氏体韧性，同时改善晶界磷的偏聚，从而提高钢材的低温韧性。本专利技术的有点及有益效果：提供了一种中高碳钢的高磷钢及生产方法、且巨额被高强度、高韧性、高耐蚀型，解决了中高碳钢和高磷钢脆性大的技术难题。具体实施方式以下结合优选实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。所述钢中按设计成分要求、经冶炼成为钢坯。钢坯按生产工艺技术要求进行轧制生产，成为盘条、钢板、热轧卷等不同形式的钢材，然后进行拉伸试验、低温冲击试验等进行力学性能测试。实施例1：采用上述方法制得直径8mm盘条，以重量百分比计，化学成分为：C0.48%，Si0.8%，Cr1.5%，P0.16%，其余为Fe及杂质元素；在1150℃保温2小时，轧制压下量60%，在800-840℃轧制压下量60%，轧后淬火至室温；在450℃进行回火1小时，然后空冷至室温，得到目标产品；经检验，抗拉强度1150MPa，断后延伸率28%，-110℃冲击功85J。实施例2：采用上述方法制得厚度为16mm钢板，以重量百分比计，化学成分为：C0.55%，Si0.7%，Cr2.2%，P0.18%，Mo0.8%，其余为Fe及杂质元素；在1100℃保温2小时，然后进行轧制，压下量60%，然后在820-850℃轧制，压下量70%，轧后直接淬火至室温；在500℃进行回火1小时、空冷至室温；经检验，抗拉强度1210MPa，断后延伸率26%，-110℃冲击功150J。实施例3：采用上述方法制得厚度为24mm盘条，以重量百分比计，化学成分为：C0.52%，Si0.9%，Cr1.6%，P0.12%，Mn2.2%，其余为Fe及杂质元素；在1200℃保温2小时，然后进行轧制，压下量65%，然后在820-850℃轧制，压下量80%，轧后直接淬火至室温；在520℃进行回火1小时、空冷至室温；经检验，抗拉强度1230MPa，断后延伸率22%，-110℃冲击功90J。实施例4：采用上述方法制得厚度为12mm钢板，以重量百分比计，化学成分为：C0.5%，Si0.85%，Cr2.4%，P0.14%，Mn1.2%，Cu0.8%，其余为Fe及杂质元素；在1200℃保温2小时，然后进行轧制，压下量75%，然后在800-830℃轧制，压下量85%，轧后直接淬火至室温；在480℃进行回火1小时、空冷至室温；经检验，抗拉强度1140MPa，断后延伸率24%，-110℃冲击功120J。实施例5：采用上述方法制得厚度为6mm盘条，以重量百分比计，化学成分为：C0.6%，Si0.95%，Cr1.1%，P0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高强韧高磷钢，其特征是：以重量百分比计的化学成分，C 0.4‑0.8%，Si 0.55‑1.6%，Cr 0.4‑4.0%，P 0.03‑0.3%，其余为Fe及杂质元素。

【技术特征摘要】
1.高强韧高磷钢，其特征是：以重量百分比计的化学成分，C0.4-0.8%，Si0.55-1.6%，Cr0.4-4.0%，P0.03-0.3%，其余为Fe及杂质元素。2.高强韧高磷钢，其特征是：以重量百分比计的化学成分，C0.4-0.6%，Si0.6-1.2%，Cr0.8-3.0%，P0.08-0.25%，其余为Fe及杂质元素。3.根据权利要求1-2所述的高强韧高磷钢，其特征是：以重量百分比计的化学成分，还含有0.4-3.0%的Mn，Cu和Mo中的一种或以上。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小宝，
申请(专利权)人：张家港创博金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32