CN102011045B - 一种超细晶粒钢的制造方法 - Google Patents

一种超细晶粒钢的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102011045B
CN102011045B CN2010102893900A CN201010289390A CN102011045B CN 102011045 B CN102011045 B CN 102011045B CN 2010102893900 A CN2010102893900 A CN 2010102893900A CN 201010289390 A CN201010289390 A CN 201010289390A CN 102011045 B CN102011045 B CN 102011045B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ferrite
steel
distortion
temperature
ultra
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010102893900A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102011045A (zh
Inventor
楚觉非
邱红雷
王端军
刘朝霞
李晓玲
陈远姝
宋世佳
范益
王晓文
赵亚娟
李丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Iron and Steel Co Ltd filed Critical Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN2010102893900A priority Critical patent/CN102011045B/zh
Publication of CN102011045A publication Critical patent/CN102011045A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102011045B publication Critical patent/CN102011045B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超细晶粒钢的制造方法，对以质量分数计，含碳量在0.02～0.20％、含锰量介于0.40～1.60％之间的碳素钢，加热到温度1200～1240℃进行奥氏体化，随后采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，然后结合形变诱导铁素体相变技术，再在Ar3温度附近追加一道次的变形，以抑制两道次变形后铁素体向奥氏体的逆相变，同时，也累积了大量第二道次的存储能，增加铁素体的形核点，促进铁素体体积分数增加。最后，以1～10℃/s冷却速度冷却到600～650℃，进行空冷。制备出超细晶粒铁素体钢，铁素体晶粒尺寸＜3.0μm。本发明无需大变形，无需超快冷的工艺方法，道次变形量小，轧机负荷小，工艺简便，获得的室温超细铁素体晶粒稳定。

Description

一种超细晶粒钢的制造方法
技术领域
本发明涉及一种低碳钢生产，具体地说是一种晶粒可细化到3μm的超细晶粒钢的制造方法。
背景技术
低碳钢是一种重要的工程结构材料，广泛应用于基础实施建设。低碳钢的性能主要取决于其组织特征，包括晶粒和相的尺寸、形貌及空间分布等，通过变形或者热处理可以使材料结构特征发生变化。因此，设计适当的工艺优化材料的组织显得尤为重要。碳钢组织的优化工艺经过了控轧控冷技术与形变诱导铁素体相变技术两个过程。控轧控冷是80年代以来发展的控制轧制与控制冷却(Thermo-mechanical control process，简称TMCP)技术，通过这种方法，在不添加合金元素的情况下只能使晶粒尺寸细化到10μm。通过形变诱导铁素体相变技术，在不添加合金元素的情况下可将组织细化到1μm，且组织较为均匀，从而提高材料强度和延展性，该研究工作得到了各国学者的广泛关注。
现有专利技术中所涉及到的超细晶粒钢的制造方法。主要是通过控轧控冷或形变诱导铁素体相变技术，具体生产方法如下：
US Patent 4466842，日本新日铁公司的Yada及其合作者们利用形变诱导铁素体相变技术，在变形温度介于Ae3-Ar3之间通过大变形获得体积分数超过50％的形变诱导超细铁素体，铁素体晶粒尺寸小于3μm。该工艺需要低温大变形，使得轧机负荷提升，轧辊寿命降低，生产难度加大。
CN01140274.1提供了一种细化低碳钢铁素体晶粒的方法，它通过单道次或多道次变形后以20～50℃/s冷却至室温，获得了等轴细晶铁素体组织。但是对控制冷却速度要求较高，正常的层流冷却难以实现，增大了生产难度。
CN1928130提供了一种低屈强比超细晶粒带钢的制造方法，它通过晶粒度适度细化的方法，将钢板的屈服强度降低到0.80以下，该方法不仅需要控轧控冷，而且对控轧后的冷却制度控制要求较高，将终轧后的带钢以20～40℃/s，再通过冷却集管组数使带钢在近于空冷的条件下缓慢冷却3～5s，然后再将钢带快速冷却到卷取的目标温度650～670℃。高要求的控制冷却不仅增大了控制的难度，也减慢了生产节奏。
CN200410054129.7提供了一种超细晶粒钢的制造方法，它通过加入一定量的微合金Nb，在浇铸过程中加入形核剂，钢水冷却速度≥180℃/min，来控制铸坯晶粒尺寸，轧制后升温至Ac3以上，再以≥10℃/s冷却速度冷却至Ar3点温度附近，进行连续不断地未再结晶控制轧制，累计压下率≥80％，道次压下率≥15％。再以≥10℃/s冷却速度冷却到450℃以下，然后自然空冷到室温，获得＜3.0μm。该种方法不仅增加了价格昂贵的微合金元素Nb，高要求的连铸过程控制及严格的冷却控制要求增加了生产难度与成本。
发明内容
为了克服现有技术中制备超细晶粒钢存在的问题，本发明的目的是提供一种超细晶粒钢的制备方法。该方法在不添加任何合金元素、不增大现有轧机负荷、正常冷却制度的前提下，结合控轧控冷工艺与形变诱导铁素体相变技术，抑制形变诱导铁素体相变的逆相变的发生，充分利用道次间累积存储能，促进形核点，并随后进行一般的控制冷却，制备出由超细铁素体与较细的珠光体片层的超细化铁素体-珠光体组织；而且该方法工艺简单，耗能少，成本低。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种超细晶粒钢的制造方法，其特征是对以质量分数计，含碳量在0.02～0.20％、含锰量介于0.40～1.60％之间的碳素钢，采用如下热变形工艺得到超细晶粒钢：
(1)加热：加热到温度1200～1240℃，进行充分的奥氏体化和奥氏体再结晶；
(2)进行三阶段控制轧制；首先采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，然后结合形变诱导铁素体相变技术，再在Ar3温度附近追加一道次的变形，以抑制两道次变形后生成的部分铁素体向奥氏体的逆相变，同时，也累积了大量第二道次的存储能，增加铁素体的形核点，促进铁素体体积分数增加；
(3)轧后冷却工艺：采用正常的冷却制度，冷却速度1～10℃/s；终冷温度600～650℃。
本发明在进行三阶段控制轧制时，第一阶段变形，变形温度1000～1100℃，应变速率名义变形量20～50％；第二阶段变形，变形温度830～950℃，应变速率
Figure BSA00000279955200031
名义变形量30～50％；第三阶段变形，变形温度设定在Ar3温度附近变形，应变速率
Figure BSA00000279955200032
名义变形量30～50％。
本发明得到超细晶粒钢晶粒度在1-3μm。
本发明选取普通的碳素钢，不添加任何微合金元素，将控轧控冷技术与形变诱导铁素体相变技术相结合，制造出超细晶粒钢，铁素体晶粒可细化到3μm以下。且本发明采用简单的热变形方法，每道次只需较小的变形量，变形后无需较大的冷却速度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、在不添加任何合金元素的前提下，通过一种简单的热压缩变形处理方法，便可获得超细晶粒铁素体钢，铁素体晶粒尺寸＜3.0μm，且获得的室温超细铁素体晶粒稳定。
2、通过三道次变形，弥补了控制轧制细化铁素体晶粒钢的能力不足，以抑制两道次变形后铁素体向奥氏体的逆相变，同时，也累积了大量第二道次的存储能，增加铁素体的形核点，促进铁素体体积分数增加。
3、本发明不需要在轧后进行快速冷却，无需增加具有在线淬火能力超快冷设备，只需普通的空气冷却或一般的层流冷却设备便可获得超细铁素体。
4、本发明与形变诱导铁素体相变技术相变，道次变形量小，减轻轧机负荷，工艺简便。
附图说明
图1是本发明的热变形工艺示意图；
图2是实施例1得到超细化铁素体晶粒钢的显微组织。
图3是实施例2得到的超细铁素体晶粒钢的显微组织。
具体实施方式
实施例1
一种本发明所述的超细晶粒钢的制造方法，所用材料的化学成分见表1，对以质量分数计，含碳量在0.18％、含锰量在0.54％之间的碳素钢，采用如下热变形工艺得到超细晶粒钢，变形工艺如图1所示。
将试样加热到1200℃，保温5min完全奥氏体化以后，以5℃/s的冷却速率，分别冷却到1000℃、850℃、780℃道次变形温度保温10s后进行名义应变量40％、50％、50％，单轴压缩实验，所有变形道次的应变速率为
Figure BSA00000279955200041
随后进行5℃/s控制冷却方法进行冷却到600℃，最后置于空气中冷却。所获得的组织如图2所示。从图2中可看出：组织中铁素体是由等轴状铁素体与变形铁素体组成，其中等轴状铁素体晶粒细小，均匀，所占比例较多。珠光体片层较细小。通过截距法测得铁素体平均晶粒尺寸为2.91μm。
表1实施例碳素钢的化学成分(质量分数，％)
Figure BSA00000279955200042
实施例2
又一种本发明所述的超细晶粒钢的制造方法，所用材料与实施例1相同，在变形工艺中将实施例1中的轧后冷却速度提高到10℃/s，得到的室温组织如图3所示。所获得的组织中的铁素体晶粒比实施例1中所获得的铁素体更加细小均匀。通过截距法测得铁素体平均晶粒尺寸为2.29μm。
可以看出，按照本发明得到超细晶粒钢，晶粒尺寸细小，工艺简单，成本低廉。

Claims (2)

1.一种超细晶粒钢的制造方法，其特征是：该超细晶粒钢的质量百分比是：C0.18％、Mn 0.54％、Si 0.21％、P 0.015％、S 0.008％，其余是Fe和杂质，采用如下热变形工艺得到超细晶粒钢：
(1)加热：加热到温度1200～1240℃，进行充分的奥氏体化和奥氏体再结晶；
(2)进行三阶段控制轧制；首先采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，然后结合形变诱导铁素体相变技术，再在Ar3温度附近追加一道次的变形，以抑制两道次变形后生成的部分铁素体向奥氏体的逆相变，同时，也累积了大量第二道次的存储能，增加铁素体的形核点，促进铁素体体积分数增加；其中，在进行三阶段控制轧制时，第一阶段变形，变形温度1000～1100℃，应变速率
Figure FSB00000872354100011
，名义变形量20～50％；第二阶段变形，变形温度830～950℃，应变速率
Figure FSB00000872354100012
，名义变形量30～50％；第三阶段变形，变形温度设定在Ar3温度附近变形，应变速率
Figure FSB00000872354100013
名义变形量30～50％；
(3)轧后冷却工艺：采用正常的冷却制度，冷却速度1～10℃/s；终冷温度600～650℃。
2.根据权利要求1所述的超细晶粒钢的制造方法，其特征在于：得到超细晶粒钢晶粒度在1-3μm。
CN2010102893900A 2010-09-20 2010-09-20 一种超细晶粒钢的制造方法 Expired - Fee Related CN102011045B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102893900A CN102011045B (zh) 2010-09-20 2010-09-20 一种超细晶粒钢的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102893900A CN102011045B (zh) 2010-09-20 2010-09-20 一种超细晶粒钢的制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102011045A CN102011045A (zh) 2011-04-13
CN102011045B true CN102011045B (zh) 2012-11-07

Family

ID=43841372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102893900A Expired - Fee Related CN102011045B (zh) 2010-09-20 2010-09-20 一种超细晶粒钢的制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102011045B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106399655A (zh) * 2016-09-20 2017-02-15 天津理工大学 20MnSi螺纹钢加载微应力细化铁素体组织的方法
CN108486497B (zh) * 2018-03-13 2020-11-27 昆明理工大学 一种Ti-Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法
CN108374131B (zh) * 2018-03-13 2020-11-06 昆明理工大学 一种Ti-Mo复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法
CN108486496B (zh) * 2018-03-13 2020-11-27 昆明理工大学 一种Ti-Zr-Mo复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法
CN114289523B (zh) * 2021-12-28 2023-09-22 华北理工大学 一种细化碳钢奥氏体的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1537964A (zh) * 2003-10-20 2004-10-20 东北大学 一种低碳420MPa级复合强化超细晶粒带钢制备方法
CN101705431A (zh) * 2009-12-03 2010-05-12 南京钢铁股份有限公司 一种组织和性能优化的低碳贝氏体钢生产方法
CN101812635A (zh) * 2010-04-28 2010-08-25 南京钢铁股份有限公司 一种80mm厚Q345F级钢板及其制造方法
CN101812636A (zh) * 2010-04-28 2010-08-25 南京钢铁股份有限公司 一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1537964A (zh) * 2003-10-20 2004-10-20 东北大学 一种低碳420MPa级复合强化超细晶粒带钢制备方法
CN101705431A (zh) * 2009-12-03 2010-05-12 南京钢铁股份有限公司 一种组织和性能优化的低碳贝氏体钢生产方法
CN101812635A (zh) * 2010-04-28 2010-08-25 南京钢铁股份有限公司 一种80mm厚Q345F级钢板及其制造方法
CN101812636A (zh) * 2010-04-28 2010-08-25 南京钢铁股份有限公司 一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
牧正志.钢经形变热处理的组织控制及强韧性改善.《上海金属》.1993,第15卷(第6期),第9-15页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102011045A (zh) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100491574C (zh) C-Mn-Ti-Nb系热轧高强度高磁感性能钢及其制造方法
CN100557060C (zh) C-Mn-Ti系热轧高强度高磁感性能钢的制造方法
CN102787278B (zh) 一种含硼耐候薄带钢及其制造方法
CN106086640B (zh) 一种超高强度塑性积的冷轧中锰钢及其制备方法
CN101130847B (zh) 中薄板坯连铸连轧双相钢板及其制造方法
CN103233161B (zh) 一种低屈强比高强度热轧q&p钢及其制造方法
CN102787280B (zh) 一种含硼耐候薄带钢及其制造方法
CN102126110B (zh) 一种高硅钢薄带的制造方法
CN101603145B (zh) 一种高效电机用无取向电工钢的制造方法
CN102581008A (zh) 一种生产低成本高成形性if钢的加工方法
CN103074546B (zh) 冰箱冷凝管用冷轧带钢的制造方法
CN102011045B (zh) 一种超细晶粒钢的制造方法
CN105018835B (zh) 精冲性优良的中高碳热轧带钢及生产方法
CN103060678A (zh) 一种中温形变纳米奥氏体增强增塑钢及其制备方法
CN102703803B (zh) 一种球状珠光体型热轧卷板及其生产方法
CN101717886A (zh) 抗拉强度650MPa级热轧双相钢板及其制造方法
CN102417959A (zh) 一种免退火处理热轧s50c板带的生产方法
CN102699029B (zh) 薄板坯连铸连轧低屈强比易酸洗钢的制造方法
CN101899611A (zh) 一种结构用热轧钢板及其生产方法
CN102418033B (zh) 一种免热处理高强冷镦钢及其热轧棒材的生产方法
CN103710635A (zh) 一种600MPa级含铬、铌热轧双相钢板及其生产方法
CN102912229A (zh) 一种390MPa级低成本热轧结构钢板及其制造方法
CN103589954A (zh) 一种一钢多级的热轧钢板及其制造方法
CN108277433A (zh) 一种新型冷轧高牌号无取向电工钢及其生产方法
CN103305748A (zh) 一种无取向电工钢板及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121107

Termination date: 20200920

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee