一种锰系超低碳贝氏体钢及其钢板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锰系超低碳贝氏体高强钢及其制备方法，属于合金钢设计领域。采用Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ作为主合金元素，其成分为：Ｃ：０．０１～０．０８ｗｔ％，Ｍｎ：１．８～３．２ｗｔ％，Ｓｉ：０．２～１．５ｗｔ％，Ｐ≤０．０２ｗｔ％，Ｓ≤０．００５ｗｔ％，其余为Ｆｅ。该钢种还可加入一种或两种以上的下列元素：Ｃｒ：０～１．５ｗｔ％，Ｎｂ：０～０．０６ｗｔ％，Ｔｉ：０～０．０３ｗｔ％，Ｖ：０～０．１ｗｔ％；采用合理的轧制工艺、冷却制度、热处理工艺，从而获得不同厚度、不同强度级别的超低碳贝氏体钢板。该钢种合金成本低，工艺简单，强度系列化，低温韧性良好，冷弯性能良好，焊接性能良好，抗ＨＩＣ、ＳＣＣ能力良好，可应用到工程机械、管线、船舶、桥梁以及海洋平台。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术，属于合金钢冶炼和加工技 术领域。
技术介绍
工程机械制造、架设桥梁、造船、车辆制造、石油管道、航空等领域广泛地使用着各 种规格的钢板。由于服役条件及焊接工艺的限制，这类用途的钢板不仅要求材料具有足够 的强度和塑性，而且还要求有一定的低温韧性和优良的焊接性能，以适应服役环境和制造 工艺的要求。超低碳贝氏体钢是国际上近20年来发展起来的一大类高强度、高韧性、焊接 性能优良的新钢种，被国际上称为21世纪的钢种。它是现代冶金生产技术与物理冶金研究 成果相结合的产物。目前开发的超低碳贝氏体钢中含有Ni、Mo、Cu元素，合金成本高。例如台湾中钢 联的专利(TW258757 ；专利技术人JANG J等)“具有好的可焊性和抗腐蚀性的低锰系超低碳贝 氏体钢的生产工艺”，武汉钢铁集团公司申请的“铜硼系低碳及超低碳贝氏体高强钢”，鞍山 钢铁集团公司申请的“一种超低碳贝氏体钢及其生产方法”，均在合金成分中添加了 Ni、Mo、 Cu元素，特别是对于屈服强度大于500MPa(N/mm2)的高强度级别钢的合金设计。同时社会 对于厚度< 30mm的中厚板需求增大，研制大厚度、高强度的超低碳中厚板是目前国内外探 索的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，避免添加 Ni、Mo、Cu等贵重元素，降低超低碳贝氏体钢的成本。采用C、Mn、Si作为主要合金元素，加 入Cr、Nb、Ti、V元素之一或几种，从而实现不同厚度、不同强度级别的超低碳贝氏体钢。本专利技术提出的锰系超低碳贝氏体钢，用常规炼钢冶炼后，钢中各成分的重量百分 比为C :0· 01 0. 08wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1. 5wt%Cr:0 1.5wt%Nb:0 0.08wt%Ti:0 0.04wt%V:0 0.1wt%P 0 ~ 0. 02wt%S:0 0.01wt%其余为Fe。本专利技术提出的使用上述锰系超低碳贝氏体钢制备钢板的方法，包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如上所述；(2)将上述板坯加温至1200 1250°C，保温1 2小时；(3)将上述板坯冷却至1050 1100°C时，对板坯进行轧制，至800 850°C时结束 轧制，得到板材；(4)将上述板材冷却至200 500°C时，对板材进行校直，然后空冷至室温。上述方法中，对板材进行校直前的冷却速度可以为1 30°C /秒。上述方法还可以包括将板材在200 600°C回火1 2小时。本专利技术提出的锰系超低碳贝氏体钢及其钢板的制备方法，采用合理的轧制工艺、 冷却制度、热处理工艺，从而获得不同厚度、不同强度级别的超低碳贝氏体钢板。该钢种合 金成本低，工艺简单，强度系列化，低温韧性良好，冷弯性能良好，焊接性能良好，抗HIC、SCC 能力良好，可应用到工程机械、管线、船舶、桥梁以及海洋平台等领域。具体实施例方式本专利技术提出的锰系超低碳贝氏体钢，用常规炼钢冶炼后，钢中各成分的重量百分 比为C :0· 01 0. 08wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1. 5wt%Cr:0 1.5wt%Nb:0 0.08wt%Ti:0 0.04wt%V:0 0.1wt%P 0 ~ 0. 02wt%S:0 0.01wt%其余为Fe。本专利技术提出的使用上述锰系超低碳贝氏体钢制备钢板的方法，包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如上所述；(2)将上述板坯加温至1200 1250°C，保温1 2小时；(3)将上述板坯冷却至1050 1100°C时，对板坯进行轧制，至800 850°C时结束 轧制，得到板材；(4)将上述板材冷却至200 500°C时，对板材进行校直，然后空冷至室温。上述方法中，对板材进行校直前的冷却速度可以为1 30°C /秒。上述方法还可以包括将板材在200 600°C回火1 2小时。本专利技术方法中选择的主要合金元素在超低碳贝氏体钢中的作用在于C 本专利技术C含量选择在0. 01 0. 08wt%，这样既可以避免C对钢焊接性能和低 温韧性的危害，也有利于生产操作性和可行性，同时可以实现不同厚度、不同强度级别的钢 的设计。Mn 本专利技术Mn含量选择在2. 0 3. Owt%,利用Mn在相界面的富集所产生的溶质 拖曳及类拖曳效应，促进贝氏体转变，而且成本低廉。Si 本专利技术Si含量选择在0. 2 1. 5wt%,Si是非碳化物形成元素，具有较高的固 溶强化效果，Si可促进Mn在相界面的富集，有利于促进贝氏体转变。本专利技术的制备方法中，首先控制板坯再加热温度，再加热温度不宜过高，避免奥氏 体晶粒粗化；也不宜过低，否则微合金元素不能充分固溶。控制轧制阶段控制轧制温度在 Ar3以上。控制终冷温度使过冷奥氏体进入贝氏体转变区，得到优良的强韧性配合。可根据 性能需要选择适当的温度回火，可以改善冲击韧性，同时当终止冷却温度低于400°C时，可 以在回火过程中进行校直。以下介绍本专利技术方法的实施例，实施例的具体成分重量百分比如表1所示。实施例1(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所 示；(2)将上述板坯加温至1200°C，保温1小时；(3)将上述板坯冷却至1050°C时，对板坯进行轧制，至850°C时结束轧制，得到板 材；(4)将上述板材冷却至500°C时，冷却速度为30°C /秒，对板材进行校直，然后空冷至室温。实施例2(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所 示；(2)将上述板坯加温至1200°C，保温1. 5小时；(3)将上述板坯冷却至1050 1100°C时，对板坯进行轧制，至800°C时结束轧制， 得到板材；(4)将上述板材冷却至450°C时，冷却速度为15°C /秒，对板材进行校直，然后空冷至室温；(5)将上述板材加温至250°C，回火1小时，然后空冷至室温。实施例3(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所 示；(2)将上述板坯加温至1250°C，保温1. 5小时；(3)将上述板坯冷却至1100°C时，对板坯进行轧制，至850°C时结束轧制，得到板 材；(4)将上述板材空冷至500°C，对板材进行校直，然后空冷至室温；(5)经上述板材加热至450°C，回火2小时，然后空冷至室温。实施例4(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所 示；(2)将上述板坯加温至1200°C，保温1. 5小时；(3)将上述板坯冷却至1050°C时，对板坯进行轧制，至800°C时结束轧制，得到板 材；(4)将上述板材冷却至500°C时，冷却速度为25°C /秒，对板材进行校直，然后空冷至室温。实施例5(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所 示；(2)将上述板坯加温至1200°C，保温1. 5小时；(3)将上述板坯冷却至1050°C时，对板坯进行轧制，至800°C时结束轧制，得到板 材；(4)将上述板材冷却至400°C时，冷却速度为15°C /秒，对板材进行校直，然后空冷至室温。实施例6(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锰系超低碳贝氏体钢，其特征在于用常规炼钢冶炼后，钢中各成分的重量百分比为：　　Ｃ：０．０１～０．０８ｗｔ％　　Ｍｎ：１．８～３．２ｗｔ％　　Ｓｉ：０．２～１．５ｗｔ％　　Ｃｒ：０～１．５ｗｔ％　　Ｎｂ：０～０．０８ｗｔ％　　Ｔｉ：０～０．０４ｗｔ％　　Ｖ：０～０．１ｗｔ％　　Ｐ：０～０．０２ｗｔ％　　Ｓ：０～０．０１ｗｔ％　　其余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】
一种锰系超低碳贝氏体钢，其特征在于用常规炼钢冶炼后，钢中各成分的重量百分比为C0.01～0.08wt％Mn1.8～3.2wt％Si0.2～1.5wt％Cr0～1.5wt％Nb0～0.08wt％Ti0～0.04wt％V0～0.1wt％P0～0.02wt％S0～0.01wt％其余为Fe。2.一种使用如权利要求1所述的锰系超低碳贝氏体钢制备钢板的方法，其特征在于该 方法包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成板坯，使钢中各成分的重量百分比为 C 0. 01 0. 08wt%Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 2 1. 5wt% Cr 0 1. 5wt% Nb...

【专利技术属性】
技术研发人员：白秉哲，高古辉，冯春，张寒，罗开双，郑燕康，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]