一种低碳贝氏体钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低碳贝氏体钢及其制备方法，属于钢生产技术领域。制备低碳贝氏体钢的钢水包括如下质量含量的化学成分：0.091‑0.192wt％的C、0.23‑0.57wt％的Si、1.43‑1.76wt％的Mn、0.52‑0.93wt％的Cr、0.21‑0.39wt％的Mo及0.25‑0.37wt％的V等，余量为Fe以及不可避免的杂质。钢水为精炼过程进行合金化处理后的钢水。该低碳贝氏体钢在厚度不超过3mm的情况下具有较高的力学性能。其制备方法包括：将铁水脱硫，随后依次进行转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、加热、精轧、两段式层流冷却、卷取以及退火。该方法简单，易操作，易控制，利于工业化生产。

A Low Carbon Bainite Steel and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种低碳贝氏体钢及其制备方法
本专利技术涉及钢生产
，具体而言，涉及一种低碳贝氏体钢及其制备方法。
技术介绍
近年来，高强度低碳贝氏体钢作为高性能钢铁材料的一个重要发展方向，具有优良的塑性、成型性能等，可应用于汽车制造、交通运输和机械制造等领域。然而，目前所研究低碳贝氏体钢的屈服强度普遍低于1000MPa，具备生产条件的低碳贝氏体钢主要是基于常规热连轧产线生产，可生产的厚度规格主要是大于3mm厚板和特厚板。随着钢铁下游应用领域朝着低成本、轻量化、优质化的方向发展，薄规格、超高强度钢的需求会日益增大。如何进一步提高低碳贝氏体钢的强度，减薄钢板的厚度为目前钢铁材料界待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的包括提供一种低碳贝氏体钢，该低碳贝氏体钢在厚度不超过3mm的情况下具有较高的力学性能。本专利技术的第二目的包括提供一种上述低碳贝氏体钢的制备方法，该方法简单，易操作，易控制，利于工业化生产。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：本专利技术提出一种低碳贝氏体钢，制备该低碳贝氏体钢的钢水包括如下质量含量的化学成分：0.091-0.192wt％的C、0.23-0.57wt％的Si、1.43-1.76wt％的Mn、≤0.012wt％的P、≤0.005wt％的S、0.52-0.93wt％的Cr、0.25-0.73wt％的Ni、0.114-0.157wt％的Ti、0.21-0.39wt％的Mo、0.25-0.37wt％的V、≤0.005wt％的N，余量为Fe以及不可避免的杂质。上述钢水为精炼过程进行合金化处理后的钢水。在一些实施方式中，上述低碳贝氏体钢的厚度不超过3mm，例如0.8-3mm。在一些实施方式中，上述低碳贝氏体钢的屈服强度≥1073MPa，例如1073-1097MPa。在一些实施方式中，上述低碳贝氏体钢的抗拉强度≥1162MPa，例如1162-1207MPa。在一些实施方式中，上述低碳贝氏体钢的延伸率≥21％，例如21-25％。在一些实施方式中，上述低碳贝氏体钢的沉淀强化贡献量≥418MPa，例如418-432MPa。此外，本专利技术还提出了一种上述低碳贝氏体钢的制备方法，包括如下步骤：将铁水脱硫，随后依次进行转炉吹炼、吹氩、精炼、薄板坯连铸、加热、精轧、两段式层流冷却、卷取以及退火。本申请提供的低碳贝氏体钢及其制备方法的有益效果包括：本申请提供的低碳贝氏体钢在厚度不超过3mm的情况下具有较高的力学性能。通过合理的化学成分和连铸工艺设计，有效解决了高合金、低碳贝氏体钢浇铸困难的关键技术难题；通过合理的板坯厚度、加热和轧制工艺设计，有效的解决了薄规格高强度低碳贝氏体钢生产困难、组织均匀性控制难度大的关键技术问题；通过合理的轧制和冷却工艺设计，有效解决了贝氏体相变强化和微合金第二相的析出强化难以兼顾的关键技术难题，在充分发生贝氏体相变的同时，使细小、弥散的第二相粒子充分析出。在上述各控制条件的共同作用下，使得本申请所提供的低碳贝氏体钢的强度和极限规格均优于现有的同类钢种。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式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为本申请实施例1提供的低碳贝氏体钢的金相组织图。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。下面对本申请实施例提供的低碳贝氏体钢及其制备方法进行具体说明。制备本申请提供的低碳贝氏体钢的钢水包括如下质量含量的化学成分：0.091-0.192wt％的C、0.23-0.57wt％的Si、1.43-1.76wt％的Mn、≤0.012wt％的P、≤0.005wt％的S、0.52-0.93wt％的Cr、0.25-0.73wt％的Ni、0.114-0.157wt％的Ti、0.21-0.39wt％的Mo、0.25-0.37wt％的V、≤0.005wt％的N，余量为Fe以及不可避免的杂质。该钢水为精炼过程进行合金化处理后的钢水。其中，C元素是钢的主要添加元素，它具有很强的固溶强化作用。碳含量的增加会减少奥氏体向贝氏体转变的驱动力，降低贝氏体和马氏体相变温度。本申请中将钢水中的C含量控制为0.091-0.192wt％，其原因在于：专利技术人发现，当钢水中C含量小于0.091wt％时，难以与微合金元素Ti、Mo及V等结合形成纳米级析出物，难以起到沉淀强化的作用，从而难以得到超高强度的贝氏体。当钢水中C含量大于0.192wt％时，贝氏体相变温度过低，难以得到贝氏体组织，并且C含量过高会导致焊接及低温韧性会急剧恶化。作为可选地，本申请钢水中的C含量例如可以为0.091wt％、0.128wt％、0.157wt％、0.174wt％、0.187wt％或0.195wt％等。Si在钢中不但起到固溶强化的作用，同时还是脱氧元素。本申请中将钢水中的Si含量控制为0.23-0.57wt％，其原因在于：专利技术人发现当Si含量大于0.57wt％时，会促进内锈层的形成，给轧制时除鳞带来困难，从而导致钢带表面质量恶化。并且，Si含量过高还会降低钢的焊接性能。作为可选地，本申请钢水中的Si含量例如可以为0.38wt％、0.41wt％、0.45wt％、0.51wt％、0.55wt％或0.57wt％等。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，同时细化贝氏体组织。本申请中将钢水中的Mn含量控制为1.43-1.76wt％，其原因在于：专利技术人发现，当Mn含量超过1.76wt％时，连铸过程容易产生铸坯裂纹，同时还会降低钢的焊接性能。作为可选地，本申请钢水中的Mn含量例如可以为1.45wt％、1.48wt％、1.53wt％、1.56wt％、1.72wt％或1.76wt％等。P在钢中容易恶化钢的韧性，特别是剧烈地降低钢的低温冲击韧性，因此，本申请中将P含量控制在0.012wt％以下，例如0.009wt％、0.010wt％、0.011wt％或0.012wt％等。S在钢中含量过高产生的MnS夹杂容易使钢的纵横向性能产生明显差异，恶化低温韧性，因此，本申请中将S含量控制在0.005wt％以下，例如0.002wt％、0.004wt％或0.005wt％等。Cr可提高钢的强度和硬度，本申请中将钢水中的Cr含量控制为0.52-0.93wt％，其原因在于：专利技术人发现，在连续冷却过程中，Cr元素会减慢贝氏体相变动力学，减少贝氏体相变量，因此，将其含量最高控制在0.93wt％。作为可选地，本申请钢水中的Cr含量例如可以为0.52wt％、0.62wt％、0.68wt％、0.76wt％、0.89wt％或0.93wt％等。Ni在钢中可起到固溶强化以及提高淬透性的作用，结合成本考虑，本申请中将钢水中的Ni含量控制为0.25-0.73wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低碳贝氏体钢，其特征在于，制备所述低碳贝氏体钢的钢水包括如下质量含量的化学成分：0.091‑0.192wt％的C、0.23‑0.57wt％的Si、1.43‑1.76wt％的Mn、≤0.012wt％的P、≤0.005wt％的S、0.52‑0.93wt％的Cr、0.25‑0.73wt％的Ni、0.114‑0.157wt％的Ti、0.21‑0.39wt％的Mo、0.25‑0.37wt％的V、≤0.005wt％的N，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述钢水为精炼过程进行合金化处理后的钢水。

【技术特征摘要】
1.一种低碳贝氏体钢，其特征在于，制备所述低碳贝氏体钢的钢水包括如下质量含量的化学成分：0.091-0.192wt％的C、0.23-0.57wt％的Si、1.43-1.76wt％的Mn、≤0.012wt％的P、≤0.005wt％的S、0.52-0.93wt％的Cr、0.25-0.73wt％的Ni、0.114-0.157wt％的Ti、0.21-0.39wt％的Mo、0.25-0.37wt％的V、≤0.005wt％的N，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述钢水为精炼过程进行合金化处理后的钢水。2.根据权利要求1所述的低碳贝氏体钢，其特征在于，所述低碳贝氏体钢的厚度不超过3mm，更优为0.8-3mm；优选地，所述低碳贝氏体钢的屈服强度≥1073MPa，更优为1073-1097MPa；优选地，所述低碳贝氏体钢的抗拉强度≥1162MPa，更优为1162-1207MPa；优选地，所述低碳贝氏体钢的延伸率≥21％，更优为21-25％；优选地，所述低碳贝氏体钢的沉淀强化贡献量≥418MPa，更优为418-432MPa。3.如权利要求1或2所述的低碳贝氏体钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铁水脱硫，随后依次进行转炉吹炼、吹氩、精炼、连铸、加热、精轧、两段式层流冷却、卷取以及退火。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，连铸过程中铸坯拉速为5.7-6.3m/min；优选地，铸坯厚度为77-89mm。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，连铸过程中，采用保护渣进行浇注，所述保护渣的半球...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光，甘晓龙，袁清，万响亮，田俊羽，胡海江，朱敏，邹航，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