CN108441764A - 一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法 - Google Patents

一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108441764A
CN108441764A CN201810284047.3A CN201810284047A CN108441764A CN 108441764 A CN108441764 A CN 108441764A CN 201810284047 A CN201810284047 A CN 201810284047A CN 108441764 A CN108441764 A CN 108441764A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
temperature
steel plate
high strength
strength steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810284047.3A
Other languages
English (en)
Inventor
樊艳秋
李少坡
马长文
张海
王海宝
刘金刚
王卫华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shougang Group Co Ltd
Original Assignee
Shougang Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shougang Group Co Ltd filed Critical Shougang Group Co Ltd
Priority to CN201810284047.3A priority Critical patent/CN108441764A/zh
Publication of CN108441764A publication Critical patent/CN108441764A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002Bainite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004Dispersions; Precipitations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法,属于高强钢技术领域。其化学成份重量百分比为:C:0.02~0.04%,Si:0.15~0.35%,Mn:1.70~2.0%,Nb:0.05~0.08%,Cu:1.8~2.2%等;首先坯锭经过1100~1200℃的再加热,然后进行两阶段控轧和控冷,粗轧开轧温度1050~1100℃;终冷温度为400~440℃,获得贝氏体组织;钢板冷却后,进行等温热处理。优点在于,钢板具有超高强度,并兼具优良低温韧性,适用于高强度等级的管线钢、工程机械用钢、海洋平台用钢及容器用钢等多领域应用。

Description

一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法
技术领域
本发明属于高强钢技术领域,特别涉及一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法。适用于高强度等级的管线钢、工程机械用钢、海洋平台用钢、容器用钢等多领域的应用。钢板在获得所需要的强度的同时,也能兼具优良的韧塑性。
背景技术
目前,随着资源、环境、能源压力日益增大,环保和节能越来越受到钢铁行业的重视,也对超高强度钢板的开发提出了更高的要求。
传统的高强钢的强度的提升主要依赖于碳含量的提高、Nb等微合金元素的析出物、控轧控冷等手段。但是,这些强化手段均可能带来负面影响。首先,随着碳含量的提高,钢的强度得到一定幅度的提升,然而不得不牺牲一部分其他性能,如断裂韧性、焊接性能以及成型性能等。其次,Nb等微合金元素的析出物虽然也是纳米级,但通常尺寸较大,为几十个纳米甚至是100~200nm级,也有几十个纳米的ε-Cu。这些传统的析出物尺寸较大,强化效果较弱,而且容易粗化,易对钢板的综合性能产生不利的影响。此外,控轧控冷也会带来厚度方向性能不均、过快冷速下产生板型等问题。
本发明创新的富Cu纳米析出强化超高强钢则突破了传统高强钢的强化瓶颈,它通过控制合金元素和合适的热处理工艺,获得以Cu元素为核心的复相层级结构的纳米沉淀相,这种富Cu纳米沉淀相可以大幅提高强度且保持良好的塑性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法,解决了传统高强钢强化的问题。通过控制合金元素和合适的热处理工艺,获得以Cu元素为核心的复相层级结构的纳米沉淀相,实现了钢板在获得需要的超高强度的同时,兼具优良的韧塑性,且具有广泛的应用范围和广阔的应用前景。
一种富Cu纳米析出超高强钢板,其中,化学成份重量百分比为:C:0.02~0.04%,Si:0.15~0.35%,Mn:1.70~2.0%,P:≤0.010%,S:≤0.0012%,Al:0.01~0.05%,Nb:0.05~0.08%,Ti:0.005~0.016%,Ni:0.9~1.1%,Cu:1.8~2.2%,余量为Fe和不可避免杂质元素。
一种富Cu纳米析出超高强钢板的制备方法,包括加热、轧制、冷却、等温热处理等工艺,其特征在于,具体步骤及参数如下:
1)坯锭经过1100~1200℃的再加热,坯锭均热时间50~60min;可保证钢坯加热均匀,同时控制奥氏体晶粒尺寸。
2)然后进行两阶段控轧和控冷,粗轧开轧温度1050~1100℃,粗轧终轧温度950~1000℃,精轧开轧温度850~900℃,精轧终轧温度800~830℃,开冷温度为760~800℃;冷却速度为20~30℃/s,终冷温度为400~440℃;获得贝氏体组织。
3)钢板冷却后,在500~550℃范围进行等温热处理,时间0.5~1小时。在贝氏体基体上获得大量弥散、细小的以Cu元素为核心的复相层级结构的纳米沉淀相,使钢板具有超高强度以及优良的低温韧性。
该钢力学性能为:钢板纵向拉伸屈服强度≥1000MPa,-20℃夏比冲击功≥130J。
本发明内容的构成要点立足于以下认识:
C元素是提高传统超高强钢的强度的手段之一,但是如果含量过高,会对低温韧性、焊接性能等带来不利的影响。且本发明中主要依靠合金元素和工艺来控制析出物,因此采用超低碳含量,将C含量控制在0.02~0.04wt%范围内。
Mn元素能够显著提高强度性能,而且Mn的加入可以增强时效初期的析出强化效果,提高时效初期析出相的形核率,可有效缩短时效时间,节省生产成本。因此,将Mn控制在1.70~2.0wt%范围。
P、S元素是钢中杂质元素,且易偏析,影响连铸坯内部质量。为了获得高强度以及良好的低温韧性,必须严格控制P、S含量。本发明中其含量控制范围为:P:≤0.010wt%,S:≤0.0012wt%。
Nb能提高奥氏体的再结晶温度,扩大未再结晶区温度范围,推迟了未再结晶的进行,可以有效地细化晶粒。细化晶粒不仅能提高钢材的强度,也能从一定程度上提高钢材的低温韧性和塑性。微合金元素Nb的C、N化物等弥散的分布在集体上,也能有效的细化晶粒。因此,将Nb元素的含量控制在0.05~0.08wt%。
Ti是强碳化物形成元素,富集在晶界处,能有效的抑制晶粒长大,起到细化晶粒的作用。Ti和S的亲和力很强,在含Ti钢中优先形成TiS,降低了生成硫化铁的几率,可以减少钢的热脆性。为提高钢材的低温韧性和强度,将Ti元素的含量控制在0.005~0.016wt%。
Cu元素为本发明中的核心合金元素,其主要作用是通过控制其含量和生产工艺,来生成一种以Cu元素为核心的纳米析出相,不仅可以获得高强度,还能兼具优良的低温韧性。因此Cu含量控制在1.8~2.2wt%范围内。
Ni元素也是本发明中的核心合金元素,由于钢中引入合金元素Cu在冶金过程中易引起热脆,因此加入适量的Ni来消除合金元素Cu引起的热脆。同时,合金元素Ni的加入可以进一步提高钢的强度和低温韧性。按照Cu/Ni比为2∶1的比例进行成分设计,将Ni含量控制在0.9~1.1wt%范围内。
本发明的优点在于,突破了传统的高强钢的强度的提升主要依赖于碳含量的提高、Nb等微合金元素的析出物、控轧控冷等手段,使钢板自身不仅具有超高强度,还兼具优良的低温韧性。适用于高强度等级的管线钢、工程机械用钢、海洋平台用钢及容器用钢等多领域的应用。
附图说明
图1为本发明钢板TMCP态金相组织示意图。
图2为本发明钢板等温热处理后金相组织示意图。
图3为本发明钢板TMCP态的析出物形貌示意图。
图4为本发明钢板等温热处理后的析出物形貌示意图。
具体实施方式
实施例1~5
一、实施例中富Cu纳米析出超高强钢板如下表1所示:
表1钢板化学成分(wt%)
实施例 C Si Mn S P Al Nb Ti Ni Cu
实施例1 0.025 0.18 1.8 0.001 0.009 0.03 0.05 0.007 0.9 2
实施例2 0.03 0.2 1.9 0.001 0.008 0.03 0.05 0.006 1 2.1
实施例3 0.028 0.24 1.7 0.0011 0.009 0.02 0.06 0.005 0.9 2.1
实施例4 0.032 0.19 2 0.0011 0.008 0.03 0.05 0.006 1.1 1.9
实施例5 0.035 0.27 1.9 0.0012 0.008 0.04 0.05 0.008 1 1.9
以上实施例均为化学成分重量百分比,余量均为Fe和不可避免杂质元素。
二、实施例制备如下表2所示:
实施例中富Cu纳米析出超高强钢板经过TMCP及等温热处理后,在贝氏体基体上获得大量弥散、细小的以Cu为核心的纳米沉淀相,详见图2所示。
表2实施例工艺制度
三、实施例力学性能如下表3所示:
实施例1~5生产的富Cu纳米析出超高强钢板,检验其力学性能见表3所示。
表3实施例力学性能

Claims (3)

1.一种富Cu纳米析出超高强钢板,其特征在于,其中,化学成份重量百分比为:C:0.02~0.04%,Si:0.15~0.35%,Mn:1.70~2.0%,P:≤0.010%,S:≤0.0012%,Al:0.01~0.05%,Nb:0.05~0.08%,Ti:0.005~0.016%,Ni:0.9~1.1%,Cu:1.8~2.2%,余量为Fe和不可避免杂质元素。
2.根据权利要求1所述的超高强钢板,其特征在于,钢板纵向拉伸屈服强度≥1000MPa,-20℃夏比冲击功≥130J。
3.一种权利要求1所述的超高强钢板的制备方法,其特征在于,具体步骤及参数如下:
1)坯锭经过1100~1200℃的再加热,坯锭均热时间50~60min;可保证钢坯加热均匀,同时控制奥氏体晶粒尺寸;
2)然后进行两阶段控轧和控冷,粗轧开轧温度1050~1100℃,粗轧终轧温度950~1000℃,精轧开轧温度850~900℃,精轧终轧温度800~830℃,开冷温度为760~800℃;冷却速度为20~30℃/s,终冷温度为400~440℃,获得贝氏体组织;
3)钢板冷却后,在500~550℃范围进行等温热处理,时间0.5~1小时;在贝氏体基体上获得大量弥散、细小的以Cu元素为核心的复相层级结构的纳米沉淀相。
CN201810284047.3A 2018-04-02 2018-04-02 一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法 Pending CN108441764A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810284047.3A CN108441764A (zh) 2018-04-02 2018-04-02 一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810284047.3A CN108441764A (zh) 2018-04-02 2018-04-02 一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108441764A true CN108441764A (zh) 2018-08-24

Family

ID=63198713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810284047.3A Pending CN108441764A (zh) 2018-04-02 2018-04-02 一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108441764A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110229999A (zh) * 2019-06-13 2019-09-13 首钢集团有限公司 一种900MPa级纳米析出强化高韧性钢板及其制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1628183A (zh) * 2002-02-07 2005-06-15 杰富意钢铁株式会社 高强度钢板及其制造方法
CN101168826A (zh) * 2006-10-26 2008-04-30 鞍钢股份有限公司 高性能低碳贝氏体结构钢及其生产方法
CN101338400A (zh) * 2008-08-18 2009-01-07 南京钢铁股份有限公司 一种高强度低温用低碳贝氏体钢及其生产工艺
CN101407893A (zh) * 2008-11-25 2009-04-15 武汉钢铁(集团)公司 一种高强度大线能量焊接耐火抗震建筑用钢及其生产方法
CN101883875A (zh) * 2007-12-04 2010-11-10 Posco公司 具有出色低温韧性的高强度钢板及其制造方法
CN101985722A (zh) * 2010-09-20 2011-03-16 南京钢铁股份有限公司 低屈强比细晶粒高强管线钢板及其生产方法
CN102605294A (zh) * 2012-04-18 2012-07-25 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 屈服强度800MPa级易焊接高强韧钢板及其生产工艺

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1628183A (zh) * 2002-02-07 2005-06-15 杰富意钢铁株式会社 高强度钢板及其制造方法
CN101168826A (zh) * 2006-10-26 2008-04-30 鞍钢股份有限公司 高性能低碳贝氏体结构钢及其生产方法
CN101883875A (zh) * 2007-12-04 2010-11-10 Posco公司 具有出色低温韧性的高强度钢板及其制造方法
CN101338400A (zh) * 2008-08-18 2009-01-07 南京钢铁股份有限公司 一种高强度低温用低碳贝氏体钢及其生产工艺
CN101407893A (zh) * 2008-11-25 2009-04-15 武汉钢铁(集团)公司 一种高强度大线能量焊接耐火抗震建筑用钢及其生产方法
CN101985722A (zh) * 2010-09-20 2011-03-16 南京钢铁股份有限公司 低屈强比细晶粒高强管线钢板及其生产方法
CN102605294A (zh) * 2012-04-18 2012-07-25 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 屈服强度800MPa级易焊接高强韧钢板及其生产工艺
CN102605294B (zh) * 2012-04-18 2014-01-29 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 屈服强度800MPa级易焊接高强韧钢板

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋新莉等: ""铜含量对超高强度低碳贝氏体钢力学性能的影响"", 《特殊钢》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110229999A (zh) * 2019-06-13 2019-09-13 首钢集团有限公司 一种900MPa级纳米析出强化高韧性钢板及其制造方法
CN110229999B (zh) * 2019-06-13 2020-09-15 首钢集团有限公司 一种900MPa级纳米析出强化高韧性钢板及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107502821A (zh) 一种特厚规格超低温环境下使用的经济型x70管线钢板及其制造方法
CN102965592B (zh) 一种低压缩比厚规格超高强海洋工程用钢板的生产方法
CN103981461B (zh) 一种x90管线钢宽厚板的生产方法
JP2023514864A (ja) 降伏比が制御された鋼およびその製造方法
CN107937824B (zh) 一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺
CN107338393A (zh) 一种屈服强度大于1400MPa超高强钢板及其生产方法
CN106498278A (zh) 一种高强度高延伸率低密度的中厚板及其制备方法
CN103014497B (zh) 一种具有优异冲击韧性的管线钢板的生产方法
CN103774039B (zh) 一种焊接气瓶用钢热轧板卷制造工艺
CN104513927A (zh) 一种抗拉强度800MPa级高强度高韧性钢板及其制造方法
CN105112782A (zh) 一种热轧态船用低温铁素体lt-fh40钢板及其生产方法
CN109338219B (zh) 一种风电法兰用特厚钢板及其生产方法
CN103643120B (zh) 高韧性焊接气瓶用钢热轧板卷的制造方法
CN109207854A (zh) 超宽规格高强高韧性能的海洋工程用钢及其制造方法
CN100519816C (zh) 超细铁素体晶粒低合金钢及其制造方法
CN104232868A (zh) 一种采用超快速冷却控制奥氏体组织的优化控制轧制方法
CN103866203A (zh) 一种大口径高强度桥梁用无缝钢管及其tmcp生产方法
CN109161789A (zh) 一种lpg船用低温钢板及其生产方法
CN101849028A (zh) 深冲压用高拉伸强度钢及其制备方法
CN102162063B (zh) 一种铁素体不锈钢中厚板及其制造方法
CN114517254A (zh) 一种船舶用耐低温球扁钢及其制备方法
CN104087824B (zh) 一种具有trip效应的超细结构贝氏体钢的制备方法
CN108441764A (zh) 一种富Cu纳米析出超高强钢板及其制备方法
CN103725958A (zh) 一种经济型焊接气瓶用钢热轧板卷及其生产工艺
CN103276301B (zh) 一种屈服强度≥550MPa的低温工程用钢及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180824