CN104087734B - 一种制备高性能马氏体时效钢钢带的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,包括真空熔炼-真空自耗-均质处理-锻造-热轧-冷轧-时效处理,其中,真空熔炼步骤将马氏体时效钢按组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中;真空自耗步骤将熔炼之后的钢锭作为自耗电极,并将自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔;时效处理步骤将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在超低温下保温2h,然后将钢带取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在450~500℃的温度下保温2~4h后取出,即得到高性能马氏体时效钢钢带。本发明进一步提高了钢带的力学强度,同时进一步提高了钢带的韧性,更好地满足了工业需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢带的制造方法,特别是涉及一种马氏体时效钢钢带的制造方法。
背景技术
马氏体时效钢自问世以来,以其高强度、高韧性和良好的工艺性能在航天、航空、汽车等诸多领域得到了广泛的研究和应用,马氏体时效钢制造加工容易,焊接性能优良等诸多的优点胜于其他超高强钢,在当今开发的所有材料中,它是强韧性最高的钢种。
现有的马氏体时效钢钢带的制造方法,包括冶炼;薄带连铸;控制冷却、卷取;酸洗,直接冷轧,退火;再酸洗、冷轧,达到成品厚度;达到成品厚度的带钢再退火,酸洗、平整等步骤,该方法具有生产工艺简单、稳定的优点,但该方法不能进一步提高钢带的抗拉强度、屈服强度等力学性能,因而不能更好地满足工业需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,通过该方法不仅能进一步提高钢带的力学强度,而且在提高力学强度的同时能进一步提高钢带的韧性,从而能更好地满足工业需要。
为解决上述技术问题,本发明采用这样一种制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,包括以下步骤,真空熔炼-真空自耗-均质处理-锻造-热轧-冷轧-时效处理,其中,
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢按组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中进行真空熔炼;
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔;
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至900~1300℃,保温10~30h;
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,锻造初始温度为1000~1300℃,终锻温度为700~1000℃;
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1000~1300℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷;
冷轧步骤:将热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带;
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在450~500℃的温度下保温2~4h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
本发明的一种优选实施方式,该方法还包括在热轧步骤后、冷轧步骤前的退火处理步骤,所述退火处理步骤为:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在700~850℃的温度下保温0.5~2h,然后随炉冷却出炉。
在本发明中,该方法还包括对退火处理后的热轧钢卷进行酸洗处理步骤。
本发明的热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为800~1000℃。
本发明的冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过35~45%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带。
在本发明中,所述真空感应炉、真空自耗电弧炉和真空热处理炉的真空度均≤10- 4Pa。
采用上述制备方法后,本发明具有以下有益效果:
通过本发明上述步骤制得的钢带,一方面,显著提高了钢带的抗拉强度、屈服强度等力学强度,另一方面,在提高钢带力学强度的同时,提高了钢带的延伸率,从而使钢带的韧性得到了显著提高。
通过本发明所述方法制得的钢带,同时兼备了更高强度和更高韧性两种特性,从而能更好地满足工业需要。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,包括以下步骤,真空熔炼-真空自耗-均质处理-锻造-热轧-冷轧-时效处理,其中,
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢按组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序即不同温度下放置不同配料置于真空感应炉中进行真空熔炼;
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔,通过该步骤能生成成分更为纯净的钢锭;
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至900~1300℃,保温10~30h;
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,锻造初始温度为1000~1300℃,终锻温度为700~1000℃;
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1000~1300℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷。所述热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为800~1000℃;
冷轧步骤:将热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带。所述冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过35~45%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带;
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在450~500℃的温度下保温2~4h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
本发明还包括在热轧步骤后、冷轧步骤前的退火处理步骤,所述退火处理步骤为:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在700~850℃的温度下保温0.5~2h,然后随炉冷却出炉。
本发明还对退火处理后的热轧钢卷进行酸洗处理步骤,所述酸洗处理步骤为:将热轧钢卷先置于配有6%~8%H2SO4的洗液槽内酸洗,然后在配有8%~20%HNO3与1%~4%氢氟酸混合液的洗液槽内酸洗,酸洗温度35~65℃。
在本发明中,所述真空感应炉、真空自耗电弧炉和真空热处理炉的真空度优选均≤10-4Pa。
实施例1:
制备高性能马氏体时效钢CM400钢带,该马氏体时效钢的组分及其百分含量是:Ni17.5~19.0%,Co 14~15%,Mo 6.5~6.8%, Ti 1.0~1.3%, Al 0.1~0.15%, C≤0.003%,S≤0.005%, P≤0.005%, O≤0.004%, N≤0.004%, 其余为Fe。
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢CM400按上述组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中进行真空熔炼,真空感应炉的真空度≤10-4Pa。
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔,真空自耗电弧炉的真空度≤10-4Pa。
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至1000℃,保温30h。
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,以便于热轧,锻造初始温度为1200℃,终锻温度为900℃。
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1000℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷;所述热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为800℃。
退火处理步骤:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在820℃的温度下保温1h,然后随炉冷却出炉。
冷轧步骤:将退火后的热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带。该冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过40%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带。
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在500℃的温度下保温2h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
对经过上述工序的CM400钢带进行力学性能检测,其力学性能为硬度HRC63,抗拉强度为2758MPa,屈服强度为2650MPa,延伸率为7%,断面收缩率为31%。
实施例2:
制备高性能马氏体时效钢custom475钢带,该马氏体时效钢的组分及其百分含量是:Ni 7.5~8.5%,Co 8.0~9.0%, Mo 4.5~5.5%, Ti 1.0~1.3%, Al 1.0~1.5%, Cr10.5~11.5%,其余为Fe。
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢custom475按上述组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中进行真空熔炼,真空感应炉的真空度≤10-4Pa。
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔,真空自耗电弧炉的真空度≤10-4Pa。
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至1200℃,保温15h。
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,以便于热轧,锻造初始温度为1300℃,终锻温度为1000℃。
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1200℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷;所述热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为1000℃。
退火处理步骤:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在850℃的温度下保温1.5h,然后随炉冷却出炉。
冷轧步骤:将退火后的热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带。该冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过35%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带。
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在450℃的温度下保温3h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
对经过上述工序的custom475钢带进行力学性能检测,其力学性能为硬度HRC61,抗拉强度为2118MPa,屈服强度为1836MPa,延伸率为11%,断面收缩率为27%。
实施例3:
制备高性能马氏体时效钢MA164钢带,该马氏体时效钢的组分及其百分含量是:Ni12~13%,Co 8.0~9.0%, Mo 4.5~5.5%, Cr 12~13%,其余为Fe。
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢MA164按上述组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中进行真空熔炼,真空感应炉的真空度≤10-4Pa。
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔,真空自耗电弧炉的真空度≤10-4Pa。
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至900℃,保温25h。
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,以便于热轧,锻造初始温度为1000℃,终锻温度为700℃。
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1300℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷;所述热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为900℃。
退火处理步骤:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在750℃的温度下保温0.5h,然后随炉冷却出炉。
冷轧步骤:将退火后的热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带。该冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过45%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带。
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在475℃的温度下保温3h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
对经过上述工序的MA164钢带进行力学性能检测,其力学性能为硬度HRC58,抗拉强度为1930MPa,屈服强度为1538MPa,延伸率为15%,断面收缩率为35%。
实施例4:
制备高性能马氏体时效钢custom465钢带,该马氏体时效钢的组分及其百分含量是:Ni 10.8~11.3%,Mo 0.8~1.3%, Ti 1.5~1.8%,Cr 11.0~12.5%,其余为Fe。
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢custom465按上述组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中进行真空熔炼,真空感应炉的真空度≤10-4Pa。
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔,真空自耗电弧炉的真空度≤10-4Pa。
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至1100℃,保温20h。
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,以便于热轧,锻造初始温度为1250℃,终锻温度为1000℃。
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1250℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷;所述热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为950℃。
退火处理步骤:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在700℃的温度下保温2h,然后随炉冷却出炉。
酸洗处理步骤:将热轧钢卷先置于配有6%~8%H2SO4的洗液槽内酸洗,然后在配有8%~20%HNO3与1%~4%氢氟酸混合液的洗液槽内酸洗,酸洗温度35~65℃。
冷轧步骤:将酸洗后的热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带。该冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过38%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带。
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在500℃的温度下保温4h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
对经过上述工序的custom465钢带进行力学性能检测,其力学性能为硬度HRC59,抗拉强度为1830MPa,屈服强度为1421MPa,延伸率为11%,断面收缩率为30%。
实施例5:
制备高性能马氏体时效钢ultrofort 401钢带,该马氏体时效钢的组分及其百分含量是:Ni 12~13%,Co 8.0~9.0%, Mo 4.5~5.5%, Cr 12.0~13.0%,其余为Fe。
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢ultrofort 401按上述组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中进行真空熔炼,真空感应炉的真空度≤10- 4Pa。
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔,真空自耗电弧炉的真空度≤10-4Pa。
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至1300℃,保温10h。
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,以便于热轧,锻造初始温度为1300℃,终锻温度为800℃。
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1200℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷;所述热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为850℃。
退火处理步骤:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在800℃的温度下保温2h,然后随炉冷却出炉。
冷轧步骤:将退火后的热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带。该冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过40%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带。
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在450℃的温度下保温2h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
对经过上述工序的ultrofort 401钢带进行力学性能检测,其力学性能为硬度HRC55,抗拉强度为1830MPa,屈服强度为1238MPa,延伸率为15%,断面收缩率为37%。
综上,采用本发明的方法后,马氏体时效钢钢带的屈服强度、抗拉强度、韧性等力学性能得到了同步大幅度提高。
Claims (5)
1.一种制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,其特征在于:包括以下步骤,真空熔炼-真空自耗-均质处理-锻造-热轧-冷轧-时效处理,其中,
真空熔炼步骤:将马氏体时效钢按组分及其百分含量进行配料,并将配料按设定的顺序置于真空感应炉中进行真空熔炼;
真空自耗步骤:将真空感应炉中进行真空熔炼之后浇铸成的钢锭作为自耗电极,并将该自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行真空自耗结晶再重熔;
均质处理步骤:将真空自耗电弧炉中进行自耗重熔之后浇铸成的钢锭置于400℃的真空热处理炉中,并将真空热处理炉升温至900~1300℃,保温10~30h;
锻造步骤:将真空热处理炉保温之后取出的钢锭锻造成板坯,锻造初始温度为1000~1300℃,终锻温度为700~1000℃;
热轧步骤:将锻造的板坯置于真空热处理炉中加热至1000~1300℃,然后取出在热轧机上进行轧制,得到热轧钢卷;
退火处理步骤:将所述热轧钢卷置于真空热处理炉中,在700~850℃的温度下保温0.5~2h,然后随炉冷却出炉;
冷轧步骤:将热轧钢卷作为冷轧的来料,在冷轧机上进行轧制,得到冷轧钢带;
时效处理步骤:将冷轧钢带放入-196℃的液氮槽中,在-196℃的超低温下保温2h,然后将钢带从液氮槽中取出,让其自然恢复到室温后,置于真空热处理炉中,并在450~500℃的温度下保温2~4h后取出,即得到所述高性能马氏体时效钢钢带。
2.根据权利要求1所述的制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,其特征在于:该方法还包括对退火处理后的热轧钢卷进行酸洗处理步骤。
3.根据权利要求1所述的制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,其特征在于:所述热轧步骤分为粗轧和精轧两个步骤,所述粗轧步骤采用二辊或者四辊可逆轧机,通过5~7个道次,将从真空热处理炉中取出的锻造板坯轧制成中间坯;所述精轧步骤采用7架四辊轧机,将所述中间坯轧制成热轧钢卷,精轧结束时的终轧温度为800~1000℃。
4.根据权利要求1所述的制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,其特征在于:所述冷轧步骤采用20辊冷轧机,通过35~45%的压下量,将所述热轧钢卷轧制成冷轧钢带。
5.根据权利要求1所述的制备高性能马氏体时效钢钢带的方法,其特征在于:所述真空感应炉、真空自耗电弧炉和真空热处理炉的真空度均≤10-4Pa。
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CN103484787A (zh) * | 2012-06-06 | 2014-01-01 | 大同特殊钢株式会社 | 马氏体时效钢 |
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"用X射线评价马氏体时效钢冷轧材的回复效应";丁雅莉等;《特钢技术》;20091231;第15卷(第1期);第19-21页 * |
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