CN108486497A - 一种Ti-Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种Ti‑Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法，其主要是：本发明采用Ti含量为0.01～0.5％，Zr含量为0.01～0.5％，C含量为0.01～0.5％的Ti‑Zr复合微合金化钢。将上述Ti‑Zr复合微合金化钢加热到1150～1250℃，并保温300s，而后冷却至1050～1150℃开始第一道次轧制，应变速率1～10s‑1，压下量30％。间隔1～10s后，进行第二道次轧制，轧制参数为：应变速率1～10s‑1，压下量30％。间隔1～10s后，进行第三道次轧制，轧制参数为：应变速率1～10s‑1，压下量20％。终轧温度控制在1000℃以上，1～50s后迅速喷水冷却至室温。Ti‑Zr复合微合金化钢经三道次不同压下量、不同应变速率的轧制，促发多次完全奥氏体再结晶及少量的第二相析出，晶粒尺寸从100μm细化到10～20μm，得到均匀的超细化奥氏体晶粒组织。
Description
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，特别是涉及一种Ti-Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法。
背景技术
细晶强化是唯一一种在提高材料强度的同时又能提高材料塑性、韧性的方法，因而对于细化晶粒的研究一直都是关注的热点。Ti(钛)微合金化钢的原始奥氏体晶粒度对钢材的屈服强度、韧性和塑性等有很大影响，因而如何在轧制阶段控制奥氏体的晶粒度有着很重要的意义。
目前，各国科研工作者在实验室条件下研发出多种细化晶粒的方法，例如等径角挤压、累积叠轧和高压扭转等方法，但由于这一类方法所要求的大应变量，限制了其在实际生产中的进一步应用。从工业应用的角度考虑，细化晶粒的可行途径就是通过控轧阶段在奥氏体再结晶区进行小压下量、大应变速率变形促使多次奥氏体再结晶，并和形变诱导析出的TiC(碳化钛)、ZrC(碳化锆)及(Ti，Zr)C(碳化钛锆)可以钉扎奥氏体晶界的作用相结合，来获得细小的奥氏体再结晶晶粒。除此之外，Zr(锆)还可以促进TiC的析出，细化析出相的尺寸。有鉴于此，本发明提出一种Ti-Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法。
发明内容
本发明提供了一种Ti-Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法。本发明通过合金成分的设计、不同压下量和不同应变速率的组合轧制、控制各道次之间的组织关系和奥氏体再结晶的过程，从而获得均匀细小的奥氏体晶粒组织。
本发明的一种Ti-Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法的具体步骤如下：
1.本发明采用Ti含量为0.01～0.5％，Zr含量为0.01～0.5％，C含量为0.01～0.5％的Ti-Zr复合微合金化钢。
2.将所述Ti-Zr复合微合金化钢加热到1150～1250℃，并保温300s，而后冷却至1050～1150℃开始第一道次轧制，第一道次轧制参数为：应变速率1～10s-1，压下量30％；
3.间隔1～10s后，进行第二道次轧制，第二道次轧制参数为：应变速率1～10s-1，压下量30％。
4.间隔1～10s后，进行第三道次轧制，第三道次轧制参数为：应变速率1～10s-1，压下量20％。
5.终轧温度控制在1000℃以上，保温1～50s后迅速喷水冷却至室温。
上述工艺方案的工艺原理是通过多次不同压下量和不同应变速率，进而促发多次奥氏体再结晶，并结合形变诱导出的TiC、ZrC及(Ti，Zr)C，来阻止再结晶奥氏体的长大，使得奥氏体晶粒得到充分超细化。
本发明与现有的技术相比具有如下优点：
1.通过轧钢过程中的压下量、应变速率、温度和道次间隔时间的控制，使奥氏体达到均匀化的同时，又超细化奥氏体晶粒。
2.Ti-Zr复合微合金化钢经三道次不同压下量、不同应变速率的轧制，促发多次完全奥氏体再结晶，使奥氏体晶粒尺寸从100μm细化到10～20μm，显著细化了奥氏体晶粒尺寸。
附图说明
图1为未进行轧制的Ti-Zr复合微合金化钢奥氏体晶粒组织形貌；
图2为本发明经三道次轧制后的Ti-Zr复合微合金化钢奥氏体晶粒组织形貌。
具体实施方式
将Ti-Zr复合微合金化钢，加热到1200℃，并保温300s，而后冷却至1150℃开始第一道次轧制，应变速率5s-1，压下量30％。间隔10s后，进行第二道次轧制，第二道次轧制参数为：应变速率5s-1，压下量30％。间隔10s后，进行第三道次轧制，第三道次轧制参数为：应变速率5s-1，压下量20％。终轧温度控制在1000℃以上，保温10s后迅速喷水冷却至室温。经上述三道次轧制获得的平均晶粒尺寸约为14μm(如图2所示)，其与未轧制组织(如图1所示)相比，晶粒得到显著细化。
其中，Ti-Zr复合微合金化钢成分优选为：Ti含量为0.01～0.5％，Zr含量为0.01～0.5％，C(碳)含量为0.01～0.5％。成分进一步优选为：Ti含量为0.1％，Zr含量为0.05％，C含量为0.05％。
此处，对Ti-Zr复合微合金化钢的形状不做限制，例如圆形、方形钢坯。
需要说明的是加热设备例如可以为加热炉，轧制设备例如可以为四辊双机架轧机。
由于Zr可以降低Ti-Zr复合微合金化钢的热脆性，使其在高温阶段可以进行较大的变形以获得更多的形变储能，为奥氏体再结晶提供了充足的能量。对Ti-Zr复合微合金化钢在奥氏体再结晶区进行不同压下量、不同应变速率变形，使得其在轧制过程中完成多次奥氏体的再结晶，并结合形变诱导析出的TiC能钉扎奥氏体晶界的作用，可以有效的阻止再结晶奥氏体的长大，细化奥氏体晶粒的尺寸。除此之外，在高温阶段Zr优先于Ti与钢中的N(氮)相结合生成ZrN(氮化锆)，能够最大程度的保留Ti在低温轧制过程中，以TiC和(Ti，Zr)C的形式析出，以再结晶奥氏体的长大。Zr还可以促进TiC的析出，并细化析出相的尺寸。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种Ti-Zr复合微合金化钢超细化奥氏体晶粒的控轧控冷工艺方法，其特征在于：
1)提供Ti含量为0.01～0.5％，Zr含量为0.01～0.5％，C含量为0.01～0.5％的Ti-Zr复合微合金化钢；
2)将所述Ti-Zr复合微合金化钢加热到1150～1250℃，并保温300s，而后冷却至1050～1150℃开始第一道次轧制，第一道次轧制参数为：应变速率1～10s-1，压下量30％；
3)间隔1～10s后，进行第二道次轧制，第二道次轧制参数为：应变速率1～10s-1，压下量30％；
4)间隔1～10s后，进行第三道次轧制，第三道次轧制参数为：应变速率1～10s-1，压下量20％；
5)终轧温度控制在1000℃以上，保温1～50s后迅速喷水冷却至室温。
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