CN104694833A - 一种防盗门框架专用高强度钢及其热处理方法 - Google Patents
一种防盗门框架专用高强度钢及其热处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种防盗门框架专用高强度钢及其热处理方法，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.11～0.15%，Cr：0.45～0.62%，Si：0.10～0.30%，Mn：0.80～1.30%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.020～0.050%，Ti：0.008～0.020%，V：0.020～0.060%，Mo：0.20～0.70%，Al：2.53～2.57%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.03～0.07%，Ni:0.80～0.87%，镧：0.11～0.13%，铈：0.16～0.18%，镨：0.12～0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。本发明的钢材具有强抗腐蚀性能，横向屈服强度高，且具有优异低温韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度钢及其热处理方法，具体地说是一种防盗门框架专用高强度钢及其热处理方法。
背景技术
防盗门的框架一般都由钢材焊接制作，要求钢材需要有极强的防腐性能且独具不锈钢的光泽，性能需要优于同结构普通钢，随着金属门窗使用的日益广泛，对钢材的技术要求也不断提高，需要其有足够的横向屈服强度和抗腐蚀性能；且在一些寒冷地区，钢材的低温韧性也不高，也常会导致在短时间内就断裂。因此如何有效提高防盗门用钢的横向屈服强度、抗腐蚀性能以及低温韧性是本领域技术人员一直需要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种防盗门框架专用高强度钢及其热处理方法，具有强抗腐蚀性能，高塑性，且具有优异低温韧性。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
提供一种防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.11～0.15%，Cr：0.45～0.62%，Si：0.10～0.30%，Mn：0.80～1.30%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.020～0.050%，Ti：0.008～0.020%，V：0.020～0.060%，Mo：0.20～0.70%，Al：2.53-2.57%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.03-0.07%，Ni: 0.80～0.87%，镧：0.11-0.13%，铈：0.16-0.18%，镨：0.12-0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的屈服强度为1060～1180MPa，抗拉强度为1120～1180MPa，延伸率为18～25%，-40℃低温冲击≥75J。
前述的防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.11%，Cr：0.45%，Si：0.10%，Mn：0.80%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.020%，Ti：0.008%，V：0.020%，Mo：0.20%，Al：2.53%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.03%，Ni: 0.80%，镧：0.11%，铈：0.16%，镨：0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
前述的防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.14%，Cr：0.55%，Si：0.20%，Mn：0.9%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.040%，Ti：0.010%，V：0.040%，Mo：0.40%，Al：2.55%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.06%，Ni: 0.84%，镧：0.12%，铈：0.17%，镨：0.13%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
前述的防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.15%，Cr：0.62%，Si：0.30%，Mn：1.30%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.050%，Ti：0.020%，V：0.060%，Mo：0.70%，Al：2.57%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.07%，Ni: 0.87%，镧：0.13%，铈：0.18%，镨：0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
一种防盗门框架专用高强度钢的热处理方法，包含以下步骤：采用两次正火+回火工艺，第一次正火温度大于等于第二次正火温度；
㈠第一次正火工艺：分段加热保温，第一段660-710℃加热，升温系数为1.3-1.6min/mm，到温后保温20-30min，第二段890-950℃加热，升温系数为1.2-1.5min/mm，到温后保温20-30min；
㈡第二次正火工艺：分段加热保温，第一段600-650℃加热，升温系数为1.3-1.6min/mm，到温后保温20-30min，第二段880-930℃加热，升温系数为1.2-1.5min/mm，到温后保温20-30min；
㈢回火工艺为：回火采用水冷与空冷结合，先采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至420-450℃，然后空冷至350-370℃，再采用水冷以4-6℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至室温。
本发明的有益效果是：
本发明不锈钢成分中各元素含量的控制起到的作用是：本发明添加稀土元素镧、铈和镨，并通过结合热处理工艺可以得到奥氏体加马氏体组织，该不锈钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为4.1-4.3%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为6.3-6.5%；从而成功生产出防盗门框架专用高强度钢，具有很好的横向屈服强度及高塑性，屈服强度为1060～1180MPa，抗拉强度为1120～1180MPa，延伸率为18～25%，-40℃低温冲击≥75J。
本发明热处理的作用是：通过热处理的控制，得到合理的两相比及细小奥氏体加马氏体组织，不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平均晶粒直径为4.5-4.7μm，马氏体平均晶粒直径为3.0-3.2μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径为7.0-7.2μm，马氏体平均晶粒直径为9.0-9.2μm，从而提高了厚度方向性能及低温韧性且提高了抗腐蚀性能，从而通过微观组织控制有效提高不锈钢的抗腐蚀性能；通过表面有抗腐蚀涂层，使得不锈钢的抗腐蚀性能更强；抗氢致开裂（HIC）试验裂纹长度率CLR≦15%，裂纹厚度率CTR≦5%，裂纹敏感率CSR≦2%；抗硫化物应力腐蚀开裂（SSC）试验，加载0.9AYS（AYS实际屈服强度），样本的拉应力区通过10倍放大后无裂纹和无表面裂缝。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
本实施例是一种防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.11%，Cr：0.45%，Si：0.10%，Mn：0.80%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.020%，Ti：0.008%，V：0.020%，Mo：0.20%，Al：2.53%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.03%，Ni: 0.80%，镧：0.11%，铈：0.16%，镨：0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
本实施例的提供一种防盗门框架专用高强度钢的热处理方法，包含以下步骤：采用两次正火+回火工艺，第一次正火温度大于等于第二次正火温度；
㈠第一次正火工艺：分段加热保温，第一段660℃加热，升温系数为1.6min/mm，到温后保温20min，第二段890℃加热，升温系数为1.2min/mm，到温后保温30min；
㈡第二次正火工艺：分段加热保温，第一段600℃加热，升温系数为1.6min/mm，到温后保温30min，第二段880℃加热，升温系数为1.2min/mm，到温后保温30min；
㈢回火工艺为：回火采用水冷与空冷结合，先采用水冷以9℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至420℃，然后空冷至350℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至室温。
实施例2
本实施例是一种防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.14%，Cr：0.55%，Si：0.20%，Mn：0.9%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.040%，Ti：0.010%，V：0.040%，Mo：0.40%，Al：2.55%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.06%，Ni: 0.84%，镧：0.12%，铈：0.17%，镨：0.13%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
本实施例提供一种防盗门框架专用高强度钢的热处理方法，包含以下步骤：采用两次正火+回火工艺，第一次正火温度大于等于第二次正火温度；
㈠第一次正火工艺：分段加热保温，第一段680℃加热，升温系数为1.5min/mm，到温后保温25min，第二段920℃加热，升温系数为1.4min/mm，到温后保温25min；
㈡第二次正火工艺：分段加热保温，第一段630℃加热，升温系数为1.4min/mm，到温后保温25min，第二段890℃加热，升温系数为1.4min/mm，到温后保温25min；
㈢回火工艺为：回火采用水冷与空冷结合，先采用水冷以8℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至440℃，然后空冷至360℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至室温。
实施例3
本实施例是一种防盗门框架专用高强度钢，所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.15%，Cr：0.62%，Si：0.30%，Mn：1.30%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.050%，Ti：0.020%，V：0.060%，Mo：0.70%，Al：2.57%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.07%，Ni: 0.87%，镧：0.13%，铈：0.18%，镨：0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
本实施例提供一种防盗门框架专用高强度钢的热处理方法，包含以下步骤：采用两次正火+回火工艺，第一次正火温度大于等于第二次正火温度；
㈠第一次正火工艺：分段加热保温，第一段710℃加热，升温系数为1.3min/mm，到温后保温20min，第二段950℃加热，升温系数为1.2min/mm，到温后保温20min；
㈡第二次正火工艺：分段加热保温，第一段650℃加热，升温系数为1.3min/mm，到温后保温20min，第二段930℃加热，升温系数为1.2min/mm，到温后保温20min；
㈢回火工艺为：回火采用水冷与空冷结合，先采用水冷以9℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至450℃，然后空冷至370℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至室温。
各实施例不锈钢的性能如表1所示。
表1 各实施例不锈钢的性能
由上表可见，本发明不锈钢有良好的强度、塑性及低温韧性、抗HIC性能和抗SSC性能。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1. 一种防盗门框架专用高强度钢，其特征在于：所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.11～0.15%，Cr：0.45～0.62%，Si：0.10～0.30%，Mn：0.80～1.30%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.020～0.050%，Ti：0.008～0.020%，V：0.020～0.060%，Mo：0.20～0.70%，Al：2.53-2.57%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.03～0.07%，Ni: 0.80～0.87%，镧：0.11～0.13%，铈：0.16～0.18%，镨：0.12～0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
2.如权利要求1所述的防盗门框架专用高强度钢，其特征在于：所述钢板的屈服强度为1060～1180MPa，抗拉强度为1120～1180MPa，延伸率为18～25%，-40℃低温冲击≥75J。
3.如权利要求1所述的用于防盗门框架的高强度钢，其特征在于：所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.11%，Cr：0.45%，Si：0.10%，Mn：0.80%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.020%，Ti：0.008%，V：0.020%，Mo：0.20%，Al：2.53%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.03%，Ni: 0.80%，镧：0.11%，铈：0.16%，镨：0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
4.如权利要求1所述的防盗门框架专用高强度钢，其特征在于：所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.14%，Cr：0.55%，Si：0.20%，Mn：0.9%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.040%，Ti：0.010%，V：0.040%，Mo：0.40%，Al：2.55%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.06%，Ni: 0.84%，镧：0.12%，铈：0.17%，镨：0.13%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
5.如权利要求1所述的防盗门框架专用高强度钢，其特征在于：所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.15%，Cr：0.62%，Si：0.30%，Mn：1.30%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Nb：0.050%，Ti：0.020%，V：0.060%，Mo：0.70%，Al：2.57%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.07%，Ni: 0.87%，镧：0.13%，铈：0.18%，镨：0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢板组织为回火索氏体，片层间距细小。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的防盗门框架专用高强度钢的热处理方法，包含以下步骤：采用两次正火+回火工艺，第一次正火温度大于等于第二次正火温度；
㈠第一次正火工艺：分段加热保温，第一段660-710℃加热，升温系数为1.3-1.6min/mm，到温后保温20-30min，第二段890-950℃加热，升温系数为1.2-1.5min/mm，到温后保温20-30min；
㈡第二次正火工艺：分段加热保温，第一段600-650℃加热，升温系数为1.3-1.6min/mm，到温后保温20-30min，第二段880-930℃加热，升温系数为1.2-1.5min/mm，到温后保温20-30min；
㈢回火工艺为：回火采用水冷与空冷结合，先采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至420-450℃，然后空冷至350-370℃，再采用水冷以4-6℃/s的冷却速率将不锈钢水冷至室温。
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