CN104018069B - 一种高性能低碳含Mo贝氏体钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高性能低碳含Mo贝氏体钢及其制备方法。其技术方案是：向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加Mo，经真空冶炼后铸成钢坯，将钢坯轧制成板材。将轧制后的板材以5～10℃/s的升温速度加热至880～900℃，保温10～20min；水冷至410～420℃，接着空冷至340～350℃，保温30～40min；水冷至室温，制得高性能低碳含Mo贝氏体钢。所述的高性能低碳含Mo贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.15～0.22wt%；Si为1.48～1.55wt%；Mn为1.95～2.04wt%；Mo为0.14～0.15wt%；P<0.008wt%；S<0.002wt%；N<0.004wt%；其余为Fe及不可避免的杂质。本发明具有成本低廉、周期短和工艺简单的特点；所制备的高性能低碳含Mo贝氏体钢综合性能优良。

Description

一种高性能低碳含Mo贝氏体钢及其制备方法
技术领域
本发明属于高性能低碳贝氏体钢技术领域。尤其涉及一种高性能低碳含Mo贝氏体钢及其制备方法。
背景技术
高性能低碳贝氏体钢主要应用于工程机械、海洋设施、桥梁、汽车、造船和压力容器等领域，随着科技和经济的发展，对其强度和韧性要求日益提高。现有的低碳贝氏体钢大多添加大量合金元素，如Nb、Ti、Ni、B等，其中有些合金元素价格昂贵，增加了生产成本；此外，现有低碳贝氏体钢的生产工艺大多采用弛豫析出相变技术，或者长时间的等温处理工艺，这些技术虽然可以获得高强度高韧性的低碳贝氏体钢，但工艺比较复杂，生产周期长，降低了生产节奏。
“一种高性能低碳贝氏体钢及生产方法”（CN102071362）专利技术，其化学成分（wt%）为：C=0.03～0.10%，Si=0.05～0.5%，Mn=1.0～2.0%，Cr=0.1～0.5%，Mo=0.1～0.5%，Nb=0.01～0.10%，Ti=0.005～0.10%，Al=0.02～0.06%，余量为Fe。其碳含量较低，所以抗拉强度只能达到725MPa级别，添加了Cr、Nb、Al等合金元素，增加了成本；其冶炼过程需要采用Ca处理，轧制过程采用TMCP两阶段控轧工艺，而且连铸坯堆冷时间超过48小时，生产工艺较为复杂，生产周期长，不利于工业化生产。
“一种无碳化物贝氏体钢、采用该钢体的齿板及其制备方法”（CN103397273）专利技术，其化学成分（wt%）为：C=0.3～0.4%，Si=1.0～2.0%，Mn=1.5～2.5%，Cr=0.8～1.4%，Mo=0.1～0.6%，Ni=0.8～1.6%，B=0.004～0.008%，Ti=0.2～0.5%，P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。其抗拉强度达到1500MPa级别，延伸性能未给出。添加大量Ni以及Cr、Ti等贵重合金元素，大大增加了生产成本。
“高性能低碳贝氏体结构钢及其生产方法”（CN200610134087.7）专利技术，其化学成分（wt%）为：C=0.04～0.07%，Si=0.20～0.50%，Mn=1.50～1.80%，Nb=0.03～0.06%，Ti=0.005～0.030%，Cr=0.25～0.50%，Cu=0.30～0.60%，Ni=0.20～0.50%，Als=0.010～0.070%，余量为Fe。其抗拉强度达到590MPa级别，且低温冲击韧性良好。合金元素添加种类复杂，生产采用TMCP+RPC工艺，即热机械控制工艺+弛豫析出控制相变技术，并在冷后回火，生产工艺复杂，生产周期长，而且生产成本提高。
由上述分析可以看出：现有的低碳贝氏体钢大多添加了多种合金元素，大大增加了生产成本，而且生产工艺一般比较复杂，生产周期长，不适于大规模工业化生产。
发明内容
本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、生产成本低、生产周期短的高性能低碳含Mo贝氏体钢及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加Mo，经真空冶炼后铸成钢坯，将钢坯轧制成板材。将轧制后的板材以5～10℃/s的升温速度加热至880～920℃，保温10～20min；水冷至410～430℃，接着空冷至340～360℃，保温30～40min；水冷至室温，制得高性能低碳含Mo贝氏体钢。
所述的高性能低碳含Mo贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.15～0.22wt%；Si为1.48～1.55wt%；Mn为1.95～2.04wt%；Mo为0.14～0.15wt%；P<0.008wt%；S<0.002wt%；N<0.004wt%；其余为Fe及不可避免的杂质。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明以价格低廉的C、Si、Mn元素为主，仅向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加少量Mo以促进贝氏体相变，不需要添加Nb、Ti、Ni、B等贵重合金元素，故工艺简单、成本低廉和生产周期短。
本发明制备的高性能低碳含Mo贝氏体钢显微组织主要为细小的板条贝氏体+少量马氏体+残余奥氏体，且碳化物含量很少。细小的贝氏体组织既具有较高的强度，又有良好的塑性，对提升板材的综合性能有利。而且大量Si元素的加入抑制了碳化物的形成，使延伸性能进一步提高，冲击韧性大大增强。利用向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加少量Mo能促进贝氏体相变，缩短贝氏体转变时间；控制贝氏体转变在低温下进行，能快速获得大量细小贝氏体组织，提高了钢的强度及韧性。经过等温处理制得的高性能低碳含Mo贝氏体钢：屈服强度为986～1034MPa；抗拉强度为1100～1200MPa；延伸率为19.5～21.4%的低碳贝氏体钢。
因此，本发明具有成本低廉、周期短和工艺简单的特点；所制备的高性能低碳含Mo贝氏体钢综合性能优良，广泛应用于工程机械、海洋设施、桥梁、汽车、造船和压力容器领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种高性能低碳含Mo贝氏体钢及其制备方法。向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加Mo，经真空冶炼后铸成钢坯，将钢坯轧制成板材。将轧制后的板材以5～10℃/s的升温速度加热至880～900℃，保温10～20min；水冷至410～420℃，接着空冷至340～350℃，保温30～40min；水冷至室温，制得高性能低碳含Mo贝氏体钢。
所述的高性能低碳含Mo贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.15～0.22wt%；Si为1.48～1.55wt%；Mn为1.95～2.04wt%；Mo为0.14～0.15wt%；P<0.008wt%；S<0.002wt%；N<0.004wt%；其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例所制得的高性能低碳含Mo贝氏体钢主要性能为：屈服强度为998～1034MPa；抗拉强度为1150～1200MPa；延伸率为19.5～20.8%。
实施例2
一种高性能低碳含Mo贝氏体钢及其制备方法。向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加Mo，经真空冶炼后铸成钢坯，将钢坯轧制成板材。将轧制后的板材以5～10℃/s的升温速度加热至900～920℃，保温10～20min；水冷至420～430℃，接着空冷至350～360℃，保温30～40min；水冷至室温，制得高性能低碳含Mo贝氏体钢。
所述的高性能低碳含Mo贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.15～0.22wt%；Si为1.48～1.55wt%；Mn为1.95～2.04wt%；Mo为0.14～0.15wt%；P<0.008wt%；S<0.002wt%；N<0.004wt%；其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例所制得的高性能低碳含Mo贝氏体钢各项性能为：屈服强度为986～1012MPa；抗拉强度为1100～1150MPa；延伸率为20.6～21.4%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式以价格低廉的C、Si、Mn元素为主，仅向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加少量Mo以促进贝氏体相变，不需要添加Nb、Ti、Ni、B等贵重合金元素，故工艺简单、成本低廉和生产周期短。
本具体实施方式制备的高性能低碳含Mo贝氏体钢显微组织主要为细小的板条贝氏体+少量马氏体+残余奥氏体，且碳化物含量很少。细小的贝氏体组织既具有较高的强度，又有良好的塑性，对提升板材的综合性能有利。而且大量Si元素的加入抑制了碳化物的形成，使延伸性能进一步提高，冲击韧性大大增强。利用向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加少量Mo能促进贝氏体相变，缩短贝氏体转变时间；控制贝氏体转变在低温下进行，能快速获得大量细小贝氏体组织，提高了钢的强度及韧性。经过等温处理制得的高性能低碳含Mo贝氏体钢：屈服强度为986～1034MPa；抗拉强度为1100～1200MPa；延伸率为19.5～21.4%的低碳贝氏体钢。
因此，本具体实施方式具有成本低廉、周期短和工艺简单的特点；所制备的高性能低碳含Mo贝氏体钢综合性能优良，广泛应用于工程机械、海洋设施、桥梁、汽车、造船和压力容器领域。

Claims (2)

1.一种高性能低碳含Mo贝氏体钢的制备方法，其特征在于向Fe-C-Mn-Si低碳钢的冶炼成分中添加Mo，经真空冶炼后铸成钢坯，将钢坯轧制成板材；将轧制后的板材以5～10℃/s的升温速度加热至880～920℃，保温10～20min；水冷至410～430℃，接着空冷至340～360℃，保温30～40min；水冷至室温，制得高性能低碳含Mo贝氏体钢；
所述的高性能低碳含Mo贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.15～0.22wt%，Si为1.48～1.55wt%，Mn为1.95～2.04wt%，Mo为0.14～0.15wt%，P<0.008wt%，S<0.002wt%，N<0.004wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.一种高性能低碳含Mo贝氏体钢，其特征在于所述高性能低碳含Mo贝氏体钢是根据权利要求1所述高性能低碳含Mo贝氏体钢的制备方法所制造的高性能低碳含Mo贝氏体钢。
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