CN102080190A

CN102080190A - 一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN102080190A
Application number: CN 201110037572
Authority: CN
Inventors: 王昭东; 康健; 王国栋; 刘丽华
Original assignee: Northeastern University China; Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Northeastern University China; Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2011-06-01

Abstract

本发明涉及一种屈服强度700MPa级工程机械用钢板及其制备方法。要点是发明钢的化学成分重量百分比为：C0.11~0.14%、Si0.2~0.4%、Mn1.1~1.5%、P≤0.02%、S≤0.003%、Al0.02~0.04%、Nb0.02~0.04%、Ti0.01~0.03%、B0.001~0.003%、Cr0.2~0.5%、Ni0.1~0.3%，其余为Fe及其它不可避免的杂质。生产方法为：将优质的坯料加热至1190~1210℃，执行轧制工艺，轧后空冷；在900~940℃进行淬火，610~650℃回火。本发明工程机械用高强钢金相组织为回火索氏体，轧制及热处理工艺简单；本发明钢具有高强韧性能、良好加工与焊接性能，且成本低廉，市场前景十分广阔。

Description

一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，低合金高强钢在工程机械、煤炭机械及港口机械等方面得到越来越广泛的应用。为满足各类机械设备大型化、轻量化和高参数方向的发展要求，低合金高强钢既要有足够的强度，还需具有良好的韧性及成形性能。近年来，国内中厚板企业新建的现代化热处理线相继投产，高强钢板的生产装备条件与生产能力已得到明显提升，低合金高强度钢板的研究与开发得到了更多的关注。

目前，屈服强度700MPa以上高强钢板已广泛地应用于工程机械行业，国内生产该强度级别的调质板材主要存在产品规格比较单一，合格率较低，合金元素加入量多等问题。国外的SSAB（瑞典）、DillingerHütte（德国）、JFE（日本）等知名钢铁企业的产品虽具有较高的性能附加值，但价格普遍比较昂贵。本发明基于现状，提出了一种屈服强度超过700MPa、具有良好韧塑性能的高强结构钢化学成分体系，其特点在于碳当量不超过0.6，可满足6~60mm不同厚度规格产品的性能要求。本发明涉及的轧制及热处理工艺简单，轧后采用空冷，热处理参数可控范围较宽，产品综合性能良好，具有很好的开发价值及市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板及其制备方法，制备出具有高强韧性能、良好加工性与焊接性的调质钢板。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板的化学成分重量百分比为：C 0.11~0.14%、Si 0.2~0.4%、Mn 1.1~1.5%、P≤0.02%、S≤0.003%、Al 0.02~0.04%、Nb 0.02~0.04%、Ti 0.01~0.03%、B 0.001~0.003%、Cr 0.2~0.5%、Ni 0.1~0.3%，其余为Fe及其它不可避免的杂质；同时满足：碳当量CEV(%) = C + Mn/6 + (V + Cr + Mo)/5 + (Cu + Ni)/15≤0.6；

屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板的性能指标为：屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥790MPa，伸长率≥16.0%，冲击功(-40℃)≥100J；

屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：铁水脱硫、冶炼、精炼、连铸、坯料加热、轧制、空冷、淬火处理和回火处理；

所述的轧制是将合格的坯料加热至1190~1210℃，在炉时间为45～60min。规格＜16mm钢板采用非控轧方式，开轧温度1150℃，终轧温度830℃；规格≥16mm钢板采用两阶段的控制轧制，精轧开轧温度为870~950℃，终轧温度≥840℃；

所述的淬火处理工艺参数为：淬火温度900~940℃，在炉时间为45～85min，然后利用淬火机淬火后回火，淬火机辊道速度0.35m/s；回火工艺参数为：加热温度610~650℃，在炉时间100～180min，最后空冷至室温。

本发明的工程机械用高强调质钢板具有以下优点：

(1) 本发明钢板具有较高的强度及低温冲击韧性，屈服强度不低于700MPa，抗拉强度在790MPa以上，伸长率不低于16.0%，冲击功(-40℃)不低于100J，6~60mm规格产品均具有优良的强韧性能；

(2) 本发明钢板厚度规格可控制在6~60mm，化学成分以C-Mn-Nb-Ti-B为基础，适量加入Cr、Ni即可，为实现高性能附加值，充分利用所选元素对钢淬透性及强韧性影响的协同作用，碳当量CEV(%)≤0.6；

(3) 本发明钢板采用调质热处理生产方式，回火索氏体显微组织保证了高强钢性能的稳定与均匀性，产品厚度可达60mm，产品板形性能良好；

(4) 本发明钢的冶炼、轧制、热处理等工序无复杂及苛刻的控制要求，生产工艺比较简单。

具体实施方式

例1：选配厚度10mm高强韧工程机械用调质钢板的化学成分，重量百分比是：C 0.11%，Mn 1.1%，Si 0.2%，P 0.014%，S 0.002%，Al 0.02%，Nb 0.02%，Ti 0.01%，B 0.001%，Cr 0.2%，Ni 0.11%，其余为Fe及不可避免的杂质；

将合格的坯料加热至1190℃，保温45min，开轧温度为1150℃，不控轧，道次压下率为10~30%，终轧温度为830℃，轧后空冷至室温；淬火加热温度为900℃，在炉时间45min；回火温度为610℃，在炉时间100min；

最终钢板产品金相组织为回火索氏体，屈服强度为820MPa，抗拉强度为860MPa，伸长率为17.0%，-40℃冲击功为111J，碳当量约0.34%，具有良好的综合力学性能。

例2：选配厚度30mm高强韧工程机械用调质钢板的化学成分，重量百分比是：C 0.13%，Mn 1.35%，Si 0.25%，P 0.019%，S 0.003%，Al 0.027%，Nb 0.026%，Ti 0.012%，B 0.002%，Cr 0.32%，Ni 0.20%，其余为Fe及不可避免的杂质；

将合格的坯料加热至1200℃，保温50min，粗轧开轧温度为1150℃，粗轧终轧温度为1080℃，精轧开轧温度为950℃，终轧温度为850℃，各道次压下率为10~30%，轧后空冷至室温；淬火加热温度为920℃，在炉时间65min；回火温度为630℃，在炉时间140min；

最终钢板产品金相组织以回火索氏体为主，心部出现少量下贝氏体，屈服强度为780MPa，抗拉强度为825MPa，伸长率为18.5%，-40℃冲击功为180J，碳当量约0.43%，具有良好的综合力学性能。

例3：选配厚度50mm高强韧工程机械用调质钢板的化学成分，重量百分比是：C 0.14%，Mn 1.5%，Si 0.38%，P 0.015%，S 0.002%，Al 0.04%，Nb 0.038%，Ti 0.03%，B 0.0026%，Cr 0.48%，Ni 0.27%，其余为Fe及不可避免的杂质；

将合格的坯料加热至1210℃，保温60min，粗轧开轧温度为1150℃，粗轧终轧温度为1070℃，精轧开轧温度为880℃，终轧温度为840℃，各道次压下率为10~30%，轧后空冷至室温；淬火加热温度为940℃，在炉时间85min；回火温度为650℃，在炉时间180min；

最终钢板产品金相组织以回火索氏体为主，心部出现少量下贝氏体，屈服强度为790MPa，抗拉强度为835MPa，伸长率为18%，-40℃冲击功为195J，碳当量约0.51%，具有良好的综合力学性能。

Claims

1.一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板，其特征在于该钢板的化学成分重量百分比为：C 0.11~0.14%、Si 0.2~0.4%、Mn 1.1~1.5%、P≤0.02%、S≤0.003%、Al 0.02~0.04%、Nb 0.02~0.04%、Ti 0.01~0.03%、B 0.001~0.003%、Cr 0.2~0.5%、Ni 0.1~0.3%，其余为Fe及其它不可避免的杂质；同时满足：碳当量CEV(%) = C + Mn/6 + (V + Cr + Mo)/5 + (Cu + Ni)/15≤0.6。

2.根据权利要求1所述的一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板，其特征在于该钢板的性能指标为：屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥790MPa，伸长率≥16.0%，冲击功(-40℃)≥100J。

3.根据权利要求1所述的一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板的制备方法，包括以下工艺步骤：铁水脱硫、冶炼、精炼、连铸、坯料加热、轧制、空冷、淬火处理和回火处理。

4.根据权利要求3所述的一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板的制备方法，其特征在于所述的轧制是将合格的坯料加热至1190~1210℃，在炉时间为45～60min；规格＜16mm钢板采用非控轧方式，开轧温度1150℃，终轧温度830℃；规格≥16mm钢板采用两阶段的控制轧制，精轧开轧温度为870~950℃，终轧温度≥840℃。

5.根据权利要求3所述的一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板的制备方法，其特征在于所述的淬火处理工艺参数为：淬火温度900~940℃，在炉时间为45～85min，然后选用淬火机淬火后回火，淬火机辊道速度0.35m/s；回火工艺参数为：加热温度610~650℃，在炉时间100～180min，最后空冷至室温。