CN103225045A - 一种屈服强度690MPa级高塑性中厚板钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
屈服强度690MPa级高塑性中厚板钢的制备方法，属于金属材料领域。合金钢成分为：C：0.10%，Mn：2.0～2.5%，Si：0.4～0.8%，Al：0.4～0.8%，Nb：0.06-0.10%，Cu：1.0%，Ni：0.5-1.0%，Mo：0.10～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。具体工艺为：通过冶炼、轧制获得合金板，将钢板加热至两相区保温一段时间后空冷，再加热、回火后空冷，获得大量残余奥氏体和纳米尺度析出物。制得的钢板的残余奥氏体含量达20%以上，屈服强度高于690MPa，均匀延伸率高于19%，总延伸率高于30%，强塑积高于26000MPa%。工艺简单，成本低廉，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域，是一种屈服强度690MPa以上、均匀伸长率19%以上、总伸长率30%以上的高强度，高塑性中厚板所采用的合金设计和热处理工艺。
背景介绍
高强度低合金钢(HSLA)以其较低的成本，优良的强韧匹配性能以及良好的焊接性，在建筑、桥梁、海洋平台等方面得到广泛的应用(由洋, 王学敏, 尚成嘉. 奥氏体化温度对HSLA100高强度低合金钢组织及冲击韧性的影响. 金属学报, 2012, 48: 1290)。随着钢结构桥梁向大跨度全焊接结构的发展，对大厚度的高性能板材的需求越来越多。在我国，大厚度的桥梁用钢也得到了一定的应用，如Q390E和Q420E钢板的最大厚度分别为60mm和80mm。然而，这些钢已无法满足钢桥进一步的发展要求，必须开发更高强度的厚钢板，以适应世界桥梁的发展(胡晓萍, 温东辉, 李自刚. 高性能桥梁用钢的发展. 材料热处理技术, 2008, 37: 92)。
近年来的研究发现，通过亚稳奥氏体、一般强度的铁素体以及中低温相变组织的组织可以获得人们所期望的强塑匹配。具有此组织特征的双相钢(DP)、TRIP钢、复相钢(CP)等钢种已经工业化生产。组织多相化已成为高强钢发展的新方向(董翰, 王毛俅, 翁宇庆. 高性能钢的M3组织调控理论与技术. 钢铁, 2010, 45: 3-4)。在多相组织的调控过程中，残余奥氏体的控制是获得高强度和高塑性的关键。在变形过程中，残余奥氏体向马氏体的转变(TRIP效应)能推迟颈缩的发生，使强度和塑性同时提高。TRIP处理和Q&P处理是获得残余奥氏体的有效途径，利用中低温相变组织向周围奥氏体中排碳来稳定奥氏体。但以此工艺要想得到可观的残余奥氏体含量，钢中的碳含量要较高，这样钢的焊接性将会大大降低。同时，TRIP钢中铁素体含量较多导致了其强度较低，而Q&P钢以马氏体为基体使得其韧塑性都不高。
因此，采用低碳低合金设计，利用“多相、亚稳、多尺度”的M3组织调控原理,发展690MPa级的中厚板是可行的。在较高温下通过逆相变获得稳定的逆转奥氏体，同时引入纳米尺度析出相来弥补位错回复引起的强度损失是必需的。以此原理来发展690MPa级厚板钢也是可行的。
发明内容
本发明旨在提出一种屈服强度690MPa级高塑性中厚板钢及其制备工艺，通过该成分设计及热处理工艺得到屈服强度690MPa以上、均匀伸长率19%以上、总伸长率30%以上的高强度高塑性低合金钢。钢材经冶炼并热轧轧制成8mm厚板材，然后将钢板重新加热到780°C双相区温度等温10-60min后空冷至室温，再加热到660°C双相区回火30-60min后空冷,获得由铁素体、回火贝氏体、二次贝氏体及残余奥氏体的多相组织，残余奥氏体含量高达20%以上，同时得到大量纳米尺度的析出物，使得钢板具有高强高塑的特征。
本发明的技术方案是：提出一种屈服强度690MPa级高塑性中厚板钢的成分设计及其热处理工艺，发展出具有高强度、高塑性的低合金钢：
一种屈服强度690MPa级高塑性中厚板钢的制备方法，合金钢成分重量百分比为：C：0.10%，Mn：2.0~2.5%，Si：0.4 ~0.8%，Al：0.4 ~0.8 %，Nb：0.06-0.10%，Cu：1.0%，Ni：0.5-1.0%，Mo：0.10~0.30%, 余量为Fe和不可避免的杂质。
其制备步骤如下：
步骤1：根据所设计的化学成分进行冶炼并热轧轧制成8mm厚板材；
步骤2：将步骤1所述热轧板材重新加热至780°C双相区等温10-60min的时间后空冷，获得铁素体、回火贝氏体、以及少量残余奥氏体的组织；
步骤3：将步骤2所述钢板再加热至660°C双相区等温30-60min后空冷，获得由大量的残余奥氏体、回火贝氏体、二次贝氏体及少量马氏体的多相组织。同时，经过该二次逆转处理后，获得大量纳米尺度的析出相。
由此热处理工艺处理的钢板具有由铁素体、贝氏体、二次贝氏体、马氏体及大量残余奥氏体组成的复相组织，且有高强度、高塑性的特征：屈服强度690MPa以上，均匀延伸率19%以上，总延伸率30%以上，强塑积26000MPa%以上。其中,在步骤3阶段回火得到残余奥氏体含量约30%，纳米尺度析出物的尺寸在5nm-20nm之间。
本发明的特点在于：采用低碳低合金设计，保证了钢板具有良好的焊接性和高的强度。通过780°C临界处理30min后，利用合金元素的富集降低奥氏体的形成温度，使得第二次临界处理时逆转奥氏体和析出物同时形成。且合金成分与热处理工艺简单，生产成本低，易于大批量生产。
附图说明
图1是本发明中生产690MPa级高强度、高塑性的热处理工艺示意图。T1=760-780°C, T2=640-660°C, t1=10～60min，t2=30～60min；T1和T2是等温温度，t1、t2是等温时间。
图2是实施例1成分的钢在该发明的热处理工艺条件下的扫描电镜组织示意图。
图3是实施例1成分的钢在该发明的热处理工艺条件下的残余奥氏体含量随着T1温度下等温时间变化关系示意图。
图4是实施例1成分的钢在该发明的热处理工艺条件下的纳米尺度析出相的示意图。
图5是实施例1成分的钢在该发明的热处理工艺条件下的透射电镜组织示意图。
图6是实施例1成分的钢在该发明的热处理工艺条件下的复型纳米析出相示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明中很小的一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
表1 实施例1的低合金钢成分（质量分数）
| C | Mn | Si | Al | Nb | Cu | Ni | Mo | 余量 |
| 0.1% | 2.0~2.5% | 0.78% | 0.78% | 0.078% | 1.0% | 1.0% | 0.15-0.3% | Fe |
采用合金元素含量为上述实施例1中表1所示的低合金热轧钢板，将其放入炉温为T1=780℃的箱式电阻炉中保温t1为60min后空冷至室温，然后又放如炉温为T2=660℃的箱式电阻炉中保温t2为30min后空冷至室温。获得实施例1中表2所示的力学性能。可知，低合金钢板的均匀延伸率均达到21.3%，总延伸率达到34%，且屈服强度达到700MPa以上，强塑积高达29104MPa%，具有高强度、高塑性的特性。
表2 实施例1的低合金钢的力学性能
| 屈服强度（Mpa） | 抗拉强度（Mpa） | 均匀延伸率（%） | 断后延伸率（%） | 强塑积(MPa%) |
| 719 | 856 | 21.3 | 34 | 29104 |
实施例2
采用合金元素含量为表1所示的低合金热轧钢板，将其放入炉温为T1=780℃的箱式电阻炉中保温t1为30min后空冷至室温，然后又放如炉温为T2=660℃的箱式电阻炉中保温t2为60min后空冷至室温。获得如表3所示力学性能。从表3可知，低合金钢的均匀延伸率达到23.4%，总延伸率达到32%，且屈服强度为699MPa，强塑积超过27000MPa%，具有良好的强度和塑性匹配。
表3 实施例1的低合金钢的力学性能
| 屈服强度（Mpa） | 抗拉强度（Mpa） | 均匀延伸率（%） | 断后延伸率（%） | 强塑积(MPa%) |
| 699 | 851 | 23.4 | 32 | 27232 |
实施例3
采用合金元素含量为表1所示的低合金热轧钢板，将其放入炉温为T1=760℃的箱式电阻炉中保温t1为30min后空冷至室温，然后又放如炉温为T2=660℃的箱式电阻炉中保温t2为30min后空冷至室温。获得如表4所示力学性能。从表4可知，低合金钢的均匀延伸率达到19.0%，总延伸率达到31%，且屈服强度为728MPa，强塑积为26412MPa%，具有良好的强度和塑性匹配。
表4 实施例1的低合金钢的力学性能
| 屈服强度（Mpa） | 抗拉强度（Mpa） | 均匀延伸率（%） | 断后延伸率（%） | 强塑积(MPa%) |
| 728 | 852 | 19.0 | 31 | 26412 |
Claims (1)
1.一种屈服强度690MPa级高塑性中厚板钢的制备方法，其特征在于合金钢成分重量百分数为：C：0.10%，Mn：2.0~2.5%，Si：0.4 ~0.8%，Al：0.4 ~0.8 %，Nb：0.06-0.10%，Cu：1.0%，Ni：0.5-1.0%，Mo：0.10~0.30%, 余量为Fe和不可避免的杂质，具体制备步骤如下：
步骤1：根据所设计的化学成分进行冶炼并热轧轧制成板材；
步骤2：将步骤1所述热轧板材重新加热至760-780°C两相区，并保温10-60min的时间后空冷，获得铁素体、回火贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体的混合组织；
步骤3：将步骤2所述钢板再加热至640-660°C两相区，保温30-60min的时间后空冷，获得由铁素体、回火贝氏体/马氏体、二次贝氏体/马氏体以及残余奥氏体组成的多相组织，残余奥氏体含量高达20%以上，同时得到大量纳米尺度的析出相。
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| CN (1) | CN103225045A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484771A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-01-01 | 北京科技大学 | 一种海洋平台用高铝低密度中厚钢板及其制备方法 |
| CN109161791A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有优良低温韧性的690MPa级别船舶及海洋工程用钢及其制造方法 |
| WO2022074933A1 (ja) * | 2020-10-05 | 2022-04-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 伸び特性と耐食性に優れた低強度の厚鋼板 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010137317A1 (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | 新日本製鐵株式会社 | 疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板、溶融めっき鋼板、合金化溶融めっき鋼板およびそれらの製造方法 |
| CN102925809A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-02-13 | 北京科技大学 | 同时获得逆转奥氏体和纳米析出的低合金钢的制备方法 |
-
2013
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010137317A1 (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | 新日本製鐵株式会社 | 疲労特性と伸び及び衝突特性に優れた高強度鋼板、溶融めっき鋼板、合金化溶融めっき鋼板およびそれらの製造方法 |
| CN102925809A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-02-13 | 北京科技大学 | 同时获得逆转奥氏体和纳米析出的低合金钢的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SHI J ET AL.: ""Effect of austenization temperature on the microstructure evolution of the medium manganese steel (0.2C-5Mn during ART-annealing"", 《ACTA METALLURGICA SINICA(ENGLISH LETTERS)》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484771A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-01-01 | 北京科技大学 | 一种海洋平台用高铝低密度中厚钢板及其制备方法 |
| CN103484771B (zh) * | 2013-10-18 | 2015-10-28 | 北京科技大学 | 一种海洋平台用高铝低密度中厚钢板及其制备方法 |
| CN109161791A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有优良低温韧性的690MPa级别船舶及海洋工程用钢及其制造方法 |
| CN109161791B (zh) * | 2018-08-29 | 2020-08-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有优良低温韧性的690MPa级别船舶及海洋工程用钢及其制造方法 |
| WO2022074933A1 (ja) * | 2020-10-05 | 2022-04-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 伸び特性と耐食性に優れた低強度の厚鋼板 |
| JP2022060949A (ja) * | 2020-10-05 | 2022-04-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 伸び特性と耐食性に優れた低強度の厚鋼板 |
| JP7350705B2 (ja) | 2020-10-05 | 2023-09-26 | 株式会社神戸製鋼所 | 伸び特性と耐食性に優れた低強度の厚鋼板 |
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Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: SHANG CHENGJIA ZHOU WENHAO GUO HUI WANG XUEMIN HOU HUAXING HAO SEN TO: SHANG CHENGJIA ZHOU WENHAO XIE ZHENJIA GUO HUI WANG XUEMIN YUAN SHENGFU HOU HUAXING HAO SEN ZHANG ZHE YANG YING ZHANG TAO LIN TIANZI |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20131209 Address after: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30, Applicant after: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING Applicant after: ANGANG STEEL COMPANY LIMITED Address before: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30, Applicant before: University of Science and Technology Beijing |
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130731 |