一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢及其制造方法，极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的制备流程如下：铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→薄板坯连铸→均热→七机架精轧→层流冷却→卷取→退火→轧制→二次退火。本发明专利技术通过控制制备过程中的主要工艺步骤，使得产品能够产生显著的析出强化效果，在上述关键控制条件的共同作用下，使得本发明专利技术所述的中碳贝氏体钢的强度和极限规格均优于目前报道所记载的同类钢种。

A Ultra-thin Ultra-high Strength Medium Carbon Bainite Steel and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢及其制造方法
本专利技术涉及钢铁冶炼
，且特别涉及一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢及其制造方法。
技术介绍
随着世界能源、资源和环境保护问题和要求的日趋突出，装备制造行业提出了节能、降耗、高效的发展要求，各种关键结构的轻量化和长寿化已成为总的发展趋势。通过提高钢材的强度、减薄钢材的厚度，用于替代低强度级别的厚钢板，可大量降低钢材，是实现轻量化的重要手段。因此，开发和应用高性能钢铁材料不仅是市场竞争、行业发展的要求，也是社会环境逐步优化的必然选择。薄规格中碳贝氏体钢作为高性能钢材的一种，近年来受到了越来越多的关注。目前，生产薄规格中碳贝氏体钢绝大部分只是在实验室进行试制，少数采用传统热轧+多道次冷轧+多道退火的方式进行生产，生产成本较高，且产品综合性能较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢及其制造方法，针对现有碳贝氏体钢的综合性能不好、制备成本高以及环境污染严重等问题，制备得到一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提供一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢，该极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的成分重量百分比为：C：0.553-0.647％，Si：0.59-1.04％，Mn：1.77-1.96％，P：≤0.012％，S：≤0.005％，Cr：0.95-1.57％，Ni：0.74-1.32％，Ti：0.158-0.184％，Mo：0.41-0.47％，V：0.16-0.24％，N：≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术还提供一种上述极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的制造方法，极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的制备流程如下：铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→薄板坯连铸→加热→精轧→层流冷却→卷取→一次退火→轧制→二次退火。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢及其制造方法，通过科学合理的配比精炼过程的钢水的化学成分，上述的钢水经过设定的冶炼和轧制工艺，可获得一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢，其强度和极限规格均优于已有报道所记载的同类钢种，可以满足消费者的高品质的需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1中的产品的金相组织图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供的一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢及其制造方法进行具体说明。本专利技术提供一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢，该极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的成分重量百分比为：C：0.553-0.647％，Si：0.59-1.04％，Mn：1.77-1.96％，P：≤0.012％，S：≤0.005％，Cr：0.95-1.57％，Ni：0.74-1.32％，Ti：0.158-0.184％，Mo：0.41-0.47％，V：0.16-0.24％，N：≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术实施例中提供的极薄规格超高强度中碳贝氏体钢，采用上述化学组分及重量配比的原因如下：C：在钢中主要起提高钢材的硬度和淬透性的作用，碳含量过低，钢材硬度太低，钢质太软。碳含量过高，钢材硬度太高，加工过程容易出现开裂等问题，加工性能较差。因此碳含量在0.553-0.647％。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0.59％以上，但当Si含量大于1.04％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0.59-1.04％。Mn：是钢中重要的强韧化元素，Mn元素对贝氏体相变影响较大，它可以增加钢的淬透性，减小冷却时的临界速率，从而可以在较小的冷却速率下避开较高温度下的相变，获得更多贝氏体，因此最低Mn含量为1.77％，Mn含量过高容易在连铸过程中造成板坯中心偏析，降低材料的使用性能，因此最高Mn含量为1.96％。P：为钢中的杂质元素，易于在晶界偏聚，影响产品的韧性，因此其含量越低越好。根据实际控制水平，应控制在0.012％以下。S：为钢中的杂质元素，易在晶界产生偏聚，降低钢材的韧性，炼钢时应充分去除，应保证其值低于0.005％。Cr：可提高钢材的淬透性，有利于提高钢材的硬度和耐磨性，在钢中形成稳定碳化物，提高钢材的抗回火稳定性，本专利技术实施例中Cr含量的最低值为0.95％，但Cr含量过高容易造成钢材硬度过高，韧性下降，因此最高值为1.57％。Ni：钢中加入Ni元素可起到固溶强化以及提高淬透性的作用，因此Ni含量应大于0.74％，由于Ni为贵重金属，出于生产成本的考虑，Ni含量控制在1.32％以下。Ti：是强氮化物形成元素，其氮化物能有效钉扎奥氏体晶界，有助于控制奥氏体晶粒的长大，此外，在冷却过程中Ti(CN)、TiC的析出，可起到沉淀强化的作用，提高钢的机械性能，本专利技术实施例中的Ti含量的合理添加范围为0.158-0.184％。Mo：是强碳氮化物形成元素，适当的钼含量能够阻止奥氏体晶粒的长大，能提高合金钢在常温下的强度，此外，Mo元素可以使珠光体和贝氏体C曲线分离，扩大贝氏体区，有利于在一定冷速范围内获得贝氏体组织，因此Mo含量应大于0.41％，由于Mo为贵重金属，出于生产成本的考虑，Mo含量控制在0.47％以下。V：是强碳氮化物形成元素，钢中微量V提高钢的强度和韧性。此外，在冷却过程中V(CN)、VC的析出，可起到沉淀强化的作用，提高钢的机械性能，本专利技术实施例的中V含量的控制为0.16-0.24％；N：钢中的氮可与Ti、V等元素在高温时结合形成相应的化合物，这类化合物在高温下会粗化、长大，这严重损害钢的塑性和韧性。另外，这类在高温下形成的粗大碳氮化物颗粒对沉淀强化贡献较小，而且会消耗钢中有效Ti、V的含量，故将其含量控制在0.005％以下。在一些实施方式中，极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的厚度为0.12-0.74mm，屈服强度为2053-2142MPa，抗拉强度为2235-2276MPa，延伸率为16-20％。本专利技术实施例还提供一种上述极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的制造方法，制备流程如下：铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→薄板坯连铸→加热→精轧→层流冷却→卷取→一次退火→轧制→二次退火。在一些实施方式中，薄板坯连铸包括以下步骤：将精炼后的钢水采用薄板坯连铸机进行连铸，优选的，铸坯厚度为62-76mm，铸坯拉速控制为4.9-5.6m/min。具体的，薄板坯连铸得到的铸坯，若铸坯厚度太薄容易造成轧制过程压缩比不够，导致成品混晶，组织不均匀；由于轧机能力有限，铸坯太厚难以得到厚度合适的薄规格原料。铸坯拉速过快会导致浇铸不稳定，容易照成漏钢，铸坯拉速过慢生产效率低。在一些实施方式中，加热包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢，其特征在于，所述极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的成分重量百分比为：C：0.553‑0.647％，Si：0.59‑1.04％，Mn：1.77‑1.96％，P：≤0.012％，S：≤0.005％，Cr：0.95‑1.57％，Ni：0.74‑1.32％，Ti：0.158‑0.184％，Mo：0.41‑0.47％，V：0.16‑0.24％，N：≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种极薄规格超高强度中碳贝氏体钢，其特征在于，所述极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的成分重量百分比为：C：0.553-0.647％，Si：0.59-1.04％，Mn：1.77-1.96％，P：≤0.012％，S：≤0.005％，Cr：0.95-1.57％，Ni：0.74-1.32％，Ti：0.158-0.184％，Mo：0.41-0.47％，V：0.16-0.24％，N：≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的极薄规格超高强度中碳贝氏体钢，其特征在于，所述极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的厚度为0.12-0.74mm，屈服强度为2053-2142MPa，抗拉强度为2235-2276MPa，延伸率为16-20％。3.一种根据权利要求1或2所述的极薄规格超高强度中碳贝氏体钢的制造方法，其特征在于，其包括以下流程：铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→薄板坯连铸→加热→精轧→层流冷却→卷取→一次退火→轧制→二次退火。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述薄板坯连铸包括以下步骤：将精炼后的钢水采用薄板坯连铸机进行连铸得到铸坯，优选的，所述铸坯的厚度为62-76mm，铸坯的拉速控制为4.9-5.6m/min。5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述加热包括以下步骤：将所述薄板坯连铸得到的铸坯进行加热，优选的，所述铸坯的加热时间为53-62min，出炉温度为1263-1284℃，更优选的，出炉后的铸坯还采用高压水除鳞，且高压水的压力为25-30MPa。6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述精轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光，甘晓龙，袁清，万响亮，周剑华，陈光辉，朱敏，杨海林，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42