CN108220773B - 具有优异可拉拔性的高强度线材、热处理线材及其制造方法 - Google Patents

具有优异可拉拔性的高强度线材、热处理线材及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有优异可拉拔性的高强度线材、热处理线材及其制造方法，该线材按重量％计包含，碳：0.9％至1.2％，硅：0.8％至1.4％，锰：0.2％至0.6％，铬：0.3％至0.7％，钒：0.05％至0.1％，可溶铝：0.02％至0.05％，磷：0.015％或更少，硫：0.015％或更少，氮：0.002％至0.01％，氧：0.01％或更少，作为残余组分的铁和不可避免的杂质，其中在从线材的中心部至线材表面的方向上的1/4r区域中，具有最大长度的先共析渗碳体晶体的长度小于或等于具有最大长度的该先共析渗碳体晶体从其中析出的奥氏体晶粒的晶界长度的10％，其中r为线材的半径。

Description

具有优异可拉拔性的高强度线材、热处理线材及其制造方法
技术领域
本公开涉及具有优异可拉拔性的高强度线材和使用该高强度线材的热处理线材以及制造该高强度线材和该热处理线材的方法，并且更详细地涉及用于斜拉桥和悬索桥的缆索或者海上结构的锚索的具有优异可拉拔性的高强度线材和使用该高强度线材的热处理线材以及制造该高强度线材和该热处理线材的方法。
背景技术
用于桥梁的钢丝的强度和用于海上结构的锚索的强度通常由作为原材料提供的线材的强度来确定。增大线材强度的最有效的方法是添加合金元素。为此，已经对通过添加钒(V)来提高线材强度进行了大量研究。
在相关技术中，V主要用于低碳钢。V由于抑制了热轧期间的再结晶并且通过析出使晶粒细化而是在开发具有改善的机械性能的高强度低合金(HSLA)钢中使用最广泛的元素。同时，在高碳钢中使用V的目的略有不同。除铅淬火(LP)热处理之外，V主要应用于用于直接拉拔的线材。用于直接拉拔的线材基本上需要具有与铅淬火材料类似的细小的珠光体组织并且具有比通常使用强制空气冷却的方法制造的线材的强度高约10kg/mm2的强度。为此，微合金化方法是最有效的，并且V已知为适合于该目的元素。V通过延迟珠光体转变而提高淬透性，并且在添加一定量或更多的V的情况下可以引起并增强析出。因此，已知的是，在大直径的高碳直接拉拔材料中，即使通过连续冷却，V也有助于确保LP热处理水平的机械性能。然而，由于V基碳化物的析出取决于在线材的连续轧制之后通常被快速冷却的高碳钢的冷却速率，因此难以控制析出的发生和析出的程度。由于珠光体转变速率的差异根据析出的状态和固溶的状态而大大改变，因此存在冷却线材的过程中可能形成低温组织的问题。
发明内容
【技术问题】
本公开的一个方面可以提供具有优异可拉拔性的高强度线材和钢丝以及制造该高强度线材和该钢丝的方法。
【技术方案】
根据本公开的方面，线材按重量％计包含，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe以及不可避免的杂质。在从线材的中心至1/4r位置的区域中，具有最大长度的先共析渗碳体晶体的长度小于或等于奥氏体晶粒(具有最大长度的该先共析渗碳体晶体从该奥氏体晶粒析出)的晶界长度的10％，其中r是线材的半径。
根据本公开的另一方面，制造线材的方法包括：将大钢坯(bloom，大型钢坯、大方坯)或小钢坯(billet，小型钢坯、小方坯)再加热至1050℃至1200℃的温度：该大钢坯或该小钢坯按重量％计包含，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe和不可避免的杂质；通过在950℃或更高的温度下对已再加热的大钢坯或小钢坯进行精轧来获得线材；在930℃或更高的温度下对线材进行卷绕；以10℃/秒或更高的速率对已卷绕的线材进行第一冷却过程至600℃的温度；以1.0℃/秒至1.5℃/秒的速率对已使用第一冷却过程冷却的线材进行第二冷却过程至500℃的温度；以及以10℃/秒或更高的速率对已使用第二冷却过程冷却的线材进行第三冷却过程至200℃或更低的温度。
根据本公开的另一方面，热处理线材按重量％计包含，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe和不可避免的杂质，以及2000个析出物/mm2或更多的具有10nm至70nm的尺寸的V基析出物。
根据本公开的另一方面，制造热处理线材的方法包括：将大钢坯或小钢坯再加热至1050℃至1200℃的温度：该大钢坯或该小钢坯按重量％计包含，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe和不可避免的杂质；通过在950℃或更高的温度下对已再加热的大钢坯或小钢坯进行精轧来获得线材；在930℃或更高的温度下对线材进行卷绕；以10℃/秒或或更高的速率对已卷绕的线材进行第一冷却过程至600℃的温度；以1.0℃/秒至1.5℃/秒的速率对已使用第一冷却过程冷却的线材进行第二冷却过程至500℃的温度；以10℃/秒或更高的速率对已使用第二冷却过程冷却的线材进行第三冷却过程至200℃或更低的温度；在950℃至1050℃的温度下对已使用第三过程冷却的线材进行奥氏体化热处理过程；以及在550至650℃的温度下对经奥氏体化的线材进行等温转变热处理过程。
【有利效果】
如上所述，根据本公开的示例性实施方案，高强度线材具有优异的可拉拔性，使得高强度线材可以用作斜拉桥和悬索桥的缆索的材料或者海上结构的锚索的材料。
本公开的各个有用的优点和效果不受以上项目的限制，并且将在本公开的具体实施方案的说明过程中被容易地理解。
附图说明
图1是示出了在热处理线材以每道次15％至20％进行线材拉拔时拉伸强度的变化的曲线图。
具体实施方式
用于斜拉桥和悬索桥的缆索或海上结构的锚索的高碳线材可以具有基于通过连续线材拉拔(wire drawing)引起的大量的加工硬化且基于全珠光体组织的高强度。为了实现高强度，核心技术是增加珠光体渗碳体的分数并且缩小层间距。为此，已经不断增加碳(C)含量，已经通过诸如硅(Si)或铬(Cr)的合金元素来控制等温转变，并且已经诱导铁素体的固溶强化。C是各种合金元素中最重要的元素。通常，可以增加C含量，从而增加珠光体中先共析渗碳体的分数并且缩小层间距。然而，C含量的不断增加可能使得先共析渗碳体相在珠光体转变之前于原奥氏体晶界中析出，由此在线材拉拔期间产生空隙而不经受转变并且造成最终产品的延展性方面的问题。因此，可能减少线材拉拔的限制量，从而减少加工硬化量。最终，强度可能不会增大。针对上述背景，本公开的发明人已经进行了深入研究，以提供在保持高的C含量的同时增加线材拉拔量的方法。因此，可以增加Si含量，并且可以向线材中添加相对较少量的V。在V通过工艺条件优化以固溶的状态存在而不是以析出物的状态存在的情况下，即使在相对较高的C浓度范围内，原奥氏体晶界中产生的具有网状形状的先共析渗碳体也可以被分割并形成为细小的。在如上面描述的那样获得的线材的等温转变期间奥氏体晶粒的生长因VC的细小析出而被延迟的情况下，可以在转变之后获得细小的珠光体结。因此可以确认，可以同时确保强度和延展性，从而实现本公开。
在下文中，将对根据一个示例性实施方案的具有优异可拉拔性的高强度线材进行详细描述。
将对根据一个示例性实施方案的高强度线材的合金组分和期望的含量范围进行详细描述。只要没有提供具体说明，随后描述的每个组分的含量全部基于重量。
碳(C)：0.9％至1.2％
C是最有效地增大材料强度的元素。已知的是，当珠光体钢中的C含量增加0.1％时，珠光体钢的强度可以增大约100MPa。然而，随着过共析组合物中C含量的增加，强度增大的效果可能减弱。随着过共析组合物中C含量的增加，奥氏体的热力学稳定性降低，从而需要更高的冷却速率来使奥氏体转变为珠光体，然而就商用冷却方法而言冷却速率被限定在特定水平，因此，强度增大的效果可能减弱。在一个示例性实施方案中，为了确保期望的强度，C的添加量可以为0.9％或更多，更详细地可以为0.95％或更多，并且更具体地可以为0.98％或更多。然而，在C含量过多的情况下，即使在使用Si、V等来控制网状类型的先共析渗碳体的情况下，也可能不能防止特定水平或更多的先共析渗碳体产生。因此，C的添加量可以为1.2％或更少，并且更详细地可以为1.18％或更少。
硅(Si)：0.8％至1.4％
当奥氏体转变成珠光体时，Si主要溶解于铁素体中。由于Si基本上不分布于渗碳体中并且Si的扩散速率小于C的扩散速率，因此珠光体转变会整体变慢。因此，Si是对增大强度有效的元素，因为Si由于以上理由而具有使珠光体层间距变窄的效果并且Si主要溶解于铁素体中并具有固溶强化的效果。Si主要存在于铁素体与渗碳体之间的界面处并且有助于渗碳体在线材拉拔和热处理期间的稳定性。因此，Si含量可以设定为相对较高。在Si含量少于0.8％的情况下，可能难以获得渗碳体稳定化效果。在Si含量多于1.4％的情况下，表面上的Fe2SiO4氧化皮过度形成，并且该氧化皮难以去除。因此，Si的添加量可以为1.4％或更少。
锰(Mn)：0.2％至0.6％
Mn不具有使全珠光体钢的强度增大的显著效果。然而，根据线直径和LP热处理冷却性能，可以添加Mn来将淬火保持处于适当水平。在Mn含量小于0.2％的情况下，难以产生淬火效果。在Mn含量多于0.6％的情况下，由于Mn随着高碳钢被提供，因此Mn与偏析区域中的C一起可能导致马氏体组织形成。因此，Mn的添加量可以为0.6％或更少。
铬(Cr)：0.3％至0.7％
Cr是在用于线材拉拔的高碳线材中引起高强度方面有用的元素，因为Cr通过在等温转变期间缩小珠光体层间距而使热处理线材的强度增大，改善了线材拉拔期间的加工硬化并改善了线材拉拔的限度。在Cr含量少于0.3％的情况下，难以产生足够的使珠光体片层间距变窄的效果。在Cr含量多于0.7％的情况下，渗碳体可能不会有效地形成，由此以分段形式(segmented form)存在。因此，Cr的添加量可以为0.7％或更少。
钒(V)：0.05％至0.1％
V是在LP热处理期间析出以细化奥氏体晶粒尺寸(AGS)并且甚至在铅淬火(patenting)期间部分地析出以具有析出强化效果的元素。此外，通过V的添加，可以抑制网状类型的先共析渗碳体在包含相对较高的C含量的过共析钢中产生。因此，通过V的添加，可以增加C含量而不会产生先共析渗碳体，从而允许引起附加的高强度。在V含量少于0.05％的情况下，难以产生期望的效果。在V含量多于0.1％的情况下，在奥氏体晶界中可能形成膜类型的先共析渗碳体。因此，V的添加量可以为0.1％或更少。
可溶铝(可溶Al)：0.02％至0.05％
可溶Al是通过与氮(N)结合以形成AlN析出物并且以与Si相同的方式固溶强化铁素体而抑制热轧期间奥氏体晶粒生长的元素。为了获得这种效果，可溶Al的含量可以为0.02％或更多，并且更详细地可以为0.025％或更多。然而，在可溶Al含量过多的情况下，Al2O3夹杂物、高熔点夹杂物变得粗大，从而导致对可拉拔性的损害。因此，Al含量的上限可以限制到0.05％。
磷(P)：0.015％或更少
P是钢中的代表性杂质。在钢中包含P的情况下，P使钢的韧性劣化，因此优选去除P。因此，P含量的上限可以设定为0.015％。由于相对较低的P含量是期望的，因此P含量的下限可以不特别地设定。然而，为了将P含量控制在特定水平或更少，其中投入的成本和精力可能呈指数增长。因此，P含量的下限可以限制为0.005％。
硫(S)：0.015％或更少
S是钢中不可避免地包含的杂质。与P相同地，S应当被除去。S可能与钢中的Mn、铁(Fe)等结合，以在晶界中或其中心部分中产生如MnS、FeS等的粗的夹杂物。为了防止上述情况，S含量的上限可以限制到0.015％。
氮(N)：0.002％至0.01％
N可以与钢中的铝(Al)反应以析出为氮化铝(AlN)析出物，从而抑制奥氏体生长并制出具有细小显微组织和优异可拉拔性的钢。为了获得上述效果，N的含量可以为至少0.002％或更多，并且更详细地可以为0.003％或更多。然而，在N含量过多的情况下，N作为间隙元素导致时效硬化，使得N可能提供线材拉拔期间的可拉拔性劣化的原因。为了防止上述情况，N含量的上限可以限制到0.01％，并且更详细地限制为0.009％。
氧(O)：0.01％或更少
O是钢中不可避免地包含的杂质。在O含量过多的情况下，可能产生和生长各种类型的氧化夹杂物，这可能是妨害可拉拔性的因素。为了防止上述情况，O含量的上限可以限制为0.01％，并且更详细地限定为0.006％。
上述组分的剩余物是Fe。然而，在相关技术的制造过程中，可能从原材料或周围环境中混入非有意且不可避免的杂质，这是不能排除的。由于这些杂质对于本领域技术人员是已知的，因此在示例性实施方案中将不具体提供这些杂质的总体含量。
在下文中，将对根据一个示例性实施方案的具有优异可拉拔性的高强度线材的显微组织进行详细描述。
一个示例性实施方案的高强度线材可以包含作为主要组织的珠光体，并且更详细地包含全珠光体(具有99面积％以上的珠光体)组织。然而，除了作为主要组织的珠光体之外，不排除高强度线材包含如残余贝氏体、先共析渗碳体和先共析铁素体的第二相的情况。然而，在存在第二相的情况下，变形可能集中在线材拉拔期间，从而使可拉拔性劣化。因此，为了防止上述情况，第二相的面积分数的总和可以控制为1％或更少。
在从线材的中心至1/4r位置的区域中，具有最大长度的先共析渗碳体晶体的长度可以小于或等于原奥氏体晶粒(具有最大长度的该先共析渗碳体晶体从该原奥氏体晶粒析出)的晶界长度的10％，其中r是线材的半径。
如此，由于析出的先共析渗碳体晶体的各自长度对线材的可拉拔性具有显著影响，因此在一个示例性实施方案中可以限制各个先共析渗碳体晶体的长度。在各个先共析渗碳体晶体的长度大于或等于特定长度的情况下，先共析渗碳体在线材拉拔期间可能弯曲或断裂，由此在基体组织与先共析渗碳体之间形成空隙并且该空隙在连续线材拉拔期间生长为裂纹，从而对线材的可拉拔性造成损害。同时，在示例性实施方案中，各个先共析渗碳体晶体的长度可以受相对于原奥氏体晶粒的晶界长度的相对比率限制，因为在先共析渗碳体于奥氏体晶界中析出的情况下，珠光体相在线材拉拔期间沿着奥氏体晶界旋转并且对先共析渗碳体造成严重破坏，因此，在各个先共析渗碳体晶体的长度相对于先共析渗碳体所析出的奥氏体晶粒的晶界长度大于或者等于特定水平的情况下，可能容易产生空隙并且裂纹可能容易生长。
根据示例性实施方案，在从线材的中心部分至线材的表面的方向上的从线材的中心至1/4r位置的区域中，先共析渗碳体晶体的总长度可以小于或等于原奥氏体晶界的总长度的1％，其中r是线材的半径。在先共析渗碳体晶体的总长度大于原奥氏体晶界的总长度的1％的情况下，可能容易产生空隙并且裂纹可能容易生长，使得线材的可拉拔性可能劣化。
根据示例性实施方案，先共析渗碳体的最大厚度可以小于或等于1μm。在先共析渗碳体的最大厚度大于1μm的情况下，先共析渗碳体的塑性变形可能是困难的，使得可能容易产生空隙并且裂纹可能容易生长。因此，线材的可拉拔性可能劣化。
根据一个示例性实施方案，可以以10个析出物/mm2或更少的数目提供具有10nm或更大的尺寸的V基析出物。如果以大于10个析出物/mm2的数目提供具有10nm或更大尺寸的V基析出物，则可能形成网状类型的先共析渗碳体，从而使线材的可拉拔性劣化。
上述示例性实施方案的高强度线材可以使用各种方法来制造，并且制造高强度线材的方法没有特别地限制。然而，作为期望的实例，高强度线材可以使用以下方法来制造。
在下文中，将对根据本公开的另一方面的制造具有优异可拉拔性的高强度线材的方法进行详细描述。
首先，将具有上述组成的大钢坯或小钢坯再加热至1050℃至1200℃的温度。在一个示例性实施方案中，在线材状态下不引起V的析出，而是使V在过饱和状态下溶解。在加热炉上V基析出物于保留的情况下，V基析出物在随后的过程中可能不能被去除。因此，已预先析出的V基析出物需要在该阶段完全溶解。为此，大钢坯或小钢坯需要被再加热至1050℃或更高的温度。然而，在温度过高的情况下，可能产生过多的氧化皮，从而造成相对较大的损失。因此，考虑到上述情况，V基析出物需要被再加热至1200℃或更低的温度。
随后，可以在950℃或更高的温度下对已再加热的大钢坯或小钢坯进行精轧来获得线材，并且然后可以在930℃或更高的温度下对线材进行卷绕。可以进行上述过程以防止在线材的轧制和形成先共析渗碳体期间材料的温度降低到Acm温度以下。
随后，可以通过进行第一冷却过程使已卷绕的线材以10℃/秒或更高的速率冷却至600℃的温度；可以通过进行第二冷却过程使已使用第一冷却过程冷却的线材以1.0℃/秒至1.5℃/秒的速率冷却至500℃的温度；并且可以通过进行第三冷却过程使已使用第二冷却过程冷却的线材以10℃/秒或更高的速率冷却至200℃或更低的温度。在示例性实施方案中，第三冷却过程的结束温度可以设置为室温(约25℃)。
控制线材的冷却速率的目的在于最大程度地抑制如先共析渗碳体和马氏体的非珠光体组织的产生并且抑制V基析出物的产生，从而使V保留在过饱和状态。因此，线材可以从卷绕温度以10℃/秒或更高的速率快速地冷却以达到600℃的温度，从而抑制先共析渗碳体的产生。线材可以在600℃至500℃范围内的温度下以1.0℃/秒至1.5℃/秒的速率缓慢冷却以完成细小珠光体的转变。随后，在线材以1.0℃/秒或更高的速率快速冷却并且进行珠光体转变之后，V基析出物的析出可以被抑制。
在下文中，将对根据本公开的另一方面的具有优异可拉拔性的热处理线材进行详细描述。
示例性实施方案的热处理线材可以通过对上述高强度线材进行等温转变来获得。热处理线材可以包含2000个析出物/mm2或更多的具有10nm至70nm的尺寸的V基析出物。V基析出物不会在线材状态析出，而是会以通过等温转变热处理使过饱和V析出的方式形成。V基析出物可以使热处理线材强度的增大并且细化奥氏体晶粒尺寸。在包含小于2000个析出物/mm2的具有10nm至70nm尺寸的V基析出物的情况下，可能难以获得期望的线材强度。
根据一个示例性实施方案，热处理线材可以包含作为主要组织的珠光体。在该情况下，珠光体结的平均尺寸可以小于或等于15μm(不包括0μm)。在珠光体结的平均尺寸大于15μm的情况下，可能难以获得期望的强度。
一个示例性实施方案的热处理线材具有高强度。根据一个示例性实施方案，示例性实施方案的热处理线材具有13mm的线直径和1600MPa或更大的拉伸强度。在该情况下，将线材的直径限制为13mm并不将线材限制成具有13mm的直径，而仅仅意在提供拉伸强度的评估标准，因为热处理线材的拉伸强度显著地依赖于线直径。
一个示例性实施方案的热处理线材具有优异的可拉拔性。根据一个示例性实施方案，在2.0的应变下进行线材拉拔期间线材可以具有13mm的线直径和2400MPa或更大的拉伸强度。
在下文中，将对根据本公开的另一方面的制造具有优异可拉拔性的热处理线材的方法进行详细描述。
首先，在提供上述高强度线材之后，可以在950℃至1050℃的温度下进行奥氏体化热处理，使得过饱和V可能没有完全再溶解并且其一部分可以析出以抑制奥氏体晶粒的生长。在温度高于1050℃的情况下，V可能完全再溶解。同时，在温度低于950℃的情况下，预先已产生的渗碳体可能不会完全溶解。
根据一个示例性实施方案，奥氏体化可以进行三至五分钟。在奥氏体化进行少于3分钟的情况下，存在奥氏体化可能没有充分进行的问题。同时，在奥氏体化进行多于5分钟的情况下，存在奥氏体晶粒生长可能导致可拉拔性劣化的问题。
随后，在550℃至650℃的温度下对经奥氏体化的线材进行等温转变热处理。在等温转变热处理温度低于550℃的情况下，存在下述问题：可能包含上贝氏体或者珠光体的生长可能不是有效的，从而使可拉拔性劣化。同时，在等温转变热处理温度高于650℃的情况下，珠光体层间距可能会更宽，从而使线材的物理性能劣化。
在下文中，将使用一个示例性实施方案对本公开进行更详细地描述。然而，下面的示例性实施方案意在通过其说明对本公开进行更详细地描述，而并非是限制本公开的权利范围，因为本公开的权利范围由在所附权利要求中书写的内容以及能够从所附权利要求合理推断出的实施方案来确定。
(示例性实施方案)
将具有以下表1中示出的组成的大钢坯再加热至1100℃的温度并且在980℃的温度下进行精轧，从而获得线材。随后，线材在950℃的温度下卷绕，并且在第一冷却过程中以20℃/秒的速率冷却至600℃的温度，在第二冷却过程中以1.0℃/秒的速率冷却至500℃的温度，并且在第三冷却过程中以10℃/秒的速率冷却至室温。如此，观察了在第三冷却过程中冷却的线材的显微组织并且测量其机械性能，使得其结果示出于下表2中。在下表2中，RA指的是面积的减少。
【表1】
Figure BDA0001516791530000111
【表2】
Figure BDA0001516791530000112
参照表2，可以确认的是，发明材料和对比材料全部获得99面积％或更大的全珠光体组织，但是在发明材料的情况下，先共析渗碳体的产生显著地减少。可以确认的是，先共析渗碳体的总量减少至其一半或更少，并且其厚度也减小。可以确认的是，具有最大长度的先共析渗碳体晶体也以如下形式存在：先共析渗碳体被分割成尺寸为奥氏体晶粒(具有最大长度的该先共析渗碳体晶体从该奥氏体晶粒析出)的晶界长度的10％或更少。同时，可以确认的是，在发明材料的情况下，每单位面积的具有10nm或更大的尺寸的V基析出物的数目也被适当地控制。
随后，以下述方式获得热处理线材：在980℃的温度下对每根线材进行奥氏体化热处理3分钟，并且在580℃的温度下对每根线材进行等温转变热处理3分钟。如此，观察热处理线材的显微组织并测量其机械性能，使得其结果示出于下表3中。
【表3】
Figure BDA0001516791530000121
参照表3，可以确定的是，在满足示例性实施方案中提出的全部合金组成和制造条件的发明材料1至3的情况下，每单位面积的具有10nm至70nm的尺寸的V基析出物的数目被适当地控制为2000个析出物/mm2或更多，珠光体结的尺寸也被精细地控制为15μm或更小。因此，拉伸强度的值比对比材料的拉伸强度的值高了约100MPa。发明材料与对比材料之间的强度差异保持在与线材状态下的发明材料与对比材料之间的强度差异类似的水平。
图1是示出了在热处理线材以每道次15％至20％进行线材拉拔时拉伸强度的变化的图。总的来说，在线材拉拔的早期阶段，与LP热处理之后的线材相同，线材的强度差异被保持。随后，热处理线材被分为热处理线材的强度增大而间隔从2.0的应变变窄的材料以及强度增大而间隔持续保持的材料。上述情况表示材料在线材拉拔中的限度。在实际的扭转试验中，多次观察到脱层的发生。当最终的线直径设定为5mmΦ时，发明材料能够确保2400MPa或更大的强度并且在不脱层的情况下获得超高的强度和延展性。
尽管上面已经示出并描述了示例性实施方案，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可以做出修改和变型。

Claims (11)

1.一种高强度线材，包含：
按重量％计，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe和不可避免的杂质，
其中在从所述线材的中心至1/4r位置的区域中，具有最大长度的先共析渗碳体晶体的长度小于或等于所述具有最大长度的先共析渗碳体晶体从其析出的奥氏体晶粒的晶界长度的10％，其中r是所述线材的半径，以及其中具有10nm或更大的尺寸的V基析出物的数目为10个析出物/mm2或更少。
2.根据权利要求1所述的线材，其中在从所述线材的中心至1/4r位置的所述区域中，所述先共析渗碳体晶体的总长度小于或等于原奥氏体晶粒的总晶界长度的1％，其中r是所述线材的半径。
3.根据权利要求1所述的线材，其中先共析渗碳体的最大厚度小于或等于1μm。
4.根据权利要求1所述的线材，还包含作为主要组织的珠光体。
5.根据权利要求1所述的线材，其中C含量在0.98重量％至1.2重量％的范围中。
6.一种制造线材的方法，包括：
将大钢坯或小钢坯再加热至1050℃至1200℃的温度，所述大钢坯或所述小钢坯按重量％计包含，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe和不可避免的杂质；
通过在950℃或更高的温度下对已再加热的所述大钢坯或所述小钢坯进行精轧来获得线材；
在930℃或更高的温度下对所述线材进行卷绕；
以10℃/秒或更高的速率对已卷绕的所述线材进行第一冷却过程至600℃的温度；
以1.0℃/秒至1.5℃/秒的速率对已使用所述第一冷却过程冷却的所述线材进行第二冷却过程至500℃的温度；以及
以10℃/秒或更高的速率对已使用所述第二冷却过程冷却的所述线材进行第三冷却过程至200℃或更低的温度。
7.一种热处理线材，包含：
按重量％计，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe和不可避免的杂质，
以及包含2000个析出物/mm2或更多的具有10nm至70nm的尺寸的V基析出物。
8.根据权利要求7所述的热处理线材，包含作为主要组织的珠光体，其中珠光体结的平均尺寸小于或等于15μm而不包括0μm。
9.根据权利要求7所述的热处理线材，其中线直径为13mm，拉伸强度大于或等于1600MPa。
10.根据权利要求7所述的热处理线材，其中线直径为13mm，在以2.0的应变拉拔之后的拉伸强度大于或等于2400MPa。
11.一种制造热处理线材的方法，包括：
将大钢坯或小钢坯再加热至1050℃至1200℃的温度：所述大钢坯或所述小钢坯按重量％计包含，C：0.9％至1.2％，Si：0.8％至1.4％，Mn：0.2％至0.6％，Cr：0.3％至0.7％，V：0.05％至0.1％，可溶Al：0.02％至0.05％，P：0.015％或更少，S：0.015％或更少，N：0.002％至0.01％，O：0.01％或更少，剩余物为Fe和不可避免的杂质；
通过在950℃或更高的温度下对已再加热的所述大钢坯或所述小钢坯进行精轧来获得线材；
在930℃或更高的温度下对所述线材进行卷绕；
以10℃/秒或更高的速率对已卷绕的所述线材进行第一冷却过程至600℃的温度；
以1.0℃/秒至1.5℃/秒的速率对已使用所述第一冷却过程冷却的所述线材进行第二冷却过程至500℃的温度；
以10℃/秒或更高的速率对已使用所述第二冷却过程冷却的所述线材进行第三冷却过程至200℃或更低的温度；
在950℃至1050℃的温度下对已使用所述第三过程冷却的所述线材进行奥氏体化热处理过程；以及
在550℃至650℃的温度下对经奥氏体化的所述线材进行等温转变热处理过程。
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