韧塑性优异高磷钢及生产方法技术

本发明专利技术涉及一种韧塑性优异高磷钢及生产方法，以重量百分比计的化学成分为：C 0.02‑0.2%，Si 0.1‑0.5%，Mn 0.1‑2.0%，S≤0.01%，P 0.03‑0.2%，Mn+10P≤2.5%，其余为Fe及杂质元素；在1100‑1200℃保温1‑2小时、进行压下量≥30%的轧制，然后空冷至室温；在800‑900℃保温1‑2小时、进行压下量≥30%轧制，轧后直接淬火至室温；在600‑700℃回火处理、进行压下量≥80%轧制，轧后空冷。断后延伸率≥30%，面缩率≥60%，‑60℃冲击功≥60J。

【技术实现步骤摘要】
韧塑性优异高磷钢及生产方法
本专利技术涉及高韧塑性高磷钢，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1000MPa级别的高磷钢。
技术介绍
磷在钢铁材料中通常作为有害杂质元素，来加以限制来提高性能。磷的有害作用，一方面通过晶界偏聚来降低韧性和塑性，比如冲击不合格，延伸率和面缩下降；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0.025%的上限，实物含量一般都在0.02%以下，比如船板、工程用钢等等；冷镦钢等也将磷的上限定在0.02%左右，以防止冷镦开裂。尽管磷对钢材的塑韧性破坏性大，但其提高强度和耐蚀性效果明显；同时当前钢材冶炼生产流程中，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、高强度和高耐蚀型。但由于未能解决高磷含量带来的塑韧性恶化问题，所以高磷钢一直得不到工程应用。高磷钢的韧塑性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制备高韧性高塑性高磷钢，得益于成分设计和生产工艺配合，降低并细碎花了磷偏聚带，从而提高了韧塑性。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：韧塑性优异高磷钢，以重量百分比计，化学成分：C0.02-0.2%，Si0.1-0.5%，Mn0.1-2.0%，S≤0.01%，P0.03-0.2%，Mn+10P≤2.5%，其余为Fe及杂质元素；韧塑性优异高磷钢，以重量百分比计，化学成分：C0.02-0.2%，Si0.1-0.5%，Mn0.1-1.5%，S≤0.005%，P0.03-0.18%，Mn+10P≤2.0%，Mn/S≥100，其余为Fe及杂质元素；韧塑性优异高磷钢的生产方法，采用以下生产工艺：1）第一阶段轧制，在1100-1250℃保温1-2小时，然后进行轧制，厚度或截面压下量≥30%，然后空冷至室温；2）第二阶段轧制，在900-950℃保温1-2小时、然后进行轧制，厚度压下量或截面压下量≥30%，轧后直接淬火至室温，并得到马氏体组织；3）在650-750℃进行回火处理、然后进行轧制，厚度压下量或截面压下量≥80%，然后空冷至室温；韧塑性优异高磷钢的生产方法，当P在0.05-0.08%时，第一和第二阶段的轧制压下量要分别≥40%；当P在0.08-0.12%时，第一和第二阶段的轧制压下量要分别≥50%；当P≥0.12%时，第一和第二阶段的轧制压下量要分别≥80%；韧塑性优异高磷钢，断后延伸率≥30%，面缩率≥60%，-60℃冲击功≥60J。钢材中的元素添加理由详述如下：C：当其含量超过0.2%时，容易引发偏析和渗碳体析出，不利于组织和性能均匀性控制，也不利用塑性提高。由于本专利技术中磷含量较高，需将碳含量控制在0.2%以内，以提高塑性；因此，优选含量在0.02-0.2%以内。当其含量在0.02-0.15%之间时，效果更好；当其含量在0.02-0.09%之间时，效果最好。Si：一方面可通过固溶强化提高强度，另一方面可提高耐蚀性。由于本专利技术中磷含量高，当其含量超过0.5%时容易引发严重的偏析，导致塑韧性下降；因此，优选其含量为0.1-0.5%。当其含量在0.1-0.4%之间时，效果更好；当其含量在0.1-0.3%之间时，效果最好。Mn：即可提高强度，也可提高耐蚀性，但同时也易于偏析。当其含量过高时，不单自身容易偏析引发材料性能不均匀，也同时会增加磷元素的偏析，致使性能下降；因此，优选其含量为0.1-2.0%。当其含量在0.1-1.5%之间时，效果更好；当其含量在0.1-1.0%之间时，效果最好。S作为杂质元素对塑韧性不利，应控制在合理范围；由于本专利技术中磷含量较高，为避免其对磷元素偏析的影响，应限制其含量≤0.01%。当其含量≤0.005%时，效果更好；当其含量≤0.003%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而加以合理利用。一方面其固溶强化效果明显，显然可用来提高强度；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，提高耐蚀性和强度的效果不明显；但当其含量超过0.2%时，容易导致材料塑性和韧性严重恶化，因为磷易于偏析、脆性大，不适合用于结构钢的加工。因此，优选其含量是0.03-0.2%。当其含量0.03-0.18%时，效果更好；当其含量0.05-0.15%时，效果最好；由于Mn和P都是易于偏聚元素，为降低偏聚对于塑性和韧性的不利影响，需要控制Mn+10P≤2.0%。当Mn+10P≤1.8%时，效果更好；当Mn+10P≤1.6%时，效果最好；此外，当磷含量较高时，钢材塑性和韧性对夹杂物的敏感性会提高，也就是说，要达到同样的塑性和韧性，高磷钢要比低磷钢保持较小的夹杂物尺寸和含量。当Mn/S≥100，可确保将夹杂物对韧性和塑性的影响降低到低磷钢的水平。当Mn/S≥120时，效果更好；当Mn/S≥150时，效果最好；高磷钢的生产方法说明如下：采用以下三阶段轧制工艺：第一阶段轧制，在1100-1250℃保温1-2小时，主要目的是均匀化，然后进行轧制，轧制厚度或截面压下量≥30%，然后空冷至室温。这样可增加晶界含量，降低磷在局部晶界的偏聚，这样可确保奥氏体晶粒尺寸可细化到50微米以下；主要目的是细化奥氏体晶粒，第二阶段轧制，在900-950℃保温1-2小时、然后进行轧制，厚度压下量或截面压下量≥30%，此阶段轧制目的仍然是细化奥氏体晶粒，同时在相转变开始前累计大量变形能量，即得到严重变形的细小奥氏体；轧后直接淬火至室温，并得到细小的马氏体组织；这样可避免磷在相转变过程中再次发生偏聚；第三阶段轧制，在650-750℃进行回火处理来软化马氏体，然后进行轧制，厚度压下量或截面压下量≥80%，然后空冷至室温；此阶段的主要作用是对马氏体组织进行调控，从而调控晶界分布和数量，通过引入组织转变、变形位错等，将连续、大尺寸的晶界破碎化，从而微细化、均匀化磷的分布，从而降低磷以及磷偏聚对塑性和韧性的影响。当P在0.05-0.08%时，第一和第二阶段的轧制压下量要分别≥40%；当P在0.08-0.12%时，第一和第二阶段的轧制压下量要分别≥50%；当P≥0.12%时，第一和第二阶段的轧制压下量要分别≥80%；通过上述方法生产出来的高磷钢，其断后延伸率≥60%，面缩率≥60%，-60℃冲击功≥60J。本专利技术的有点及有益效果：通过合金设计、以及多阶段生产方法设计，开发出的新型高磷钢可满足-60冲击功韧性要求，解决了高磷钢脆性低的行业技术难题。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。所述高磷钢按设计成分要求、经冶炼成为钢坯。钢坯按生产工艺技术要求成为高磷钢，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15mm盘条，以重量百分比计，化学成分为：C0.08%，Si0.25%，Mn0.4%，S0.0023%，P0.06%，其余为Fe及杂质元素；其中Mn+10P=1.0%，Mn/S=174；第一阶段轧制，在1100℃保温2小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.韧塑性优异高磷钢，其特征是：以重量百分比计的化学成分为：C 0.02‑0.2%，Si 0.1‑0.5%，Mn 0.1‑2.0%，S≤0.01%，P 0.03‑0.2%，Mn+10P≤2.5%，其余为Fe及杂质元素。

【技术特征摘要】
1.韧塑性优异高磷钢，其特征是：以重量百分比计的化学成分为：C0.02-0.2%，Si0.1-0.5%，Mn0.1-2.0%，S≤0.01%，P0.03-0.2%，Mn+10P≤2.5%，其余为Fe及杂质元素。2.韧塑性优异高磷钢，其特征是：以重量百分比计的化学成分为：C0.02-0.2%，Si0.1-0.5%，Mn0.1-1.5%，S≤0.005%，P0.03-0.18%，Mn+10P≤2.0%，Mn/S≥100，其余为Fe及杂质元素。3.韧塑性优异高磷钢的生产方法，其特征是，采用以下生产工艺：1）第一阶段轧制，在1100-1250℃保温1-2小时，然后进行轧制，厚度或截面压下量≥30%，然后空冷至室温；2）第...

【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