CN110284064A - 一种高强度含硼钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度含硼钢及其制备方法,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:C 0.15%~0.25%,Si≤0.2%,Mn≤1.5%,Cu 0.1%~0.18%,B0.001%~0.004%,Cr 0.05%~0.15%,Mo 0.5%~0.8%,W 0.2%~0.4%,V0.05%~0.1%,Ni 0.05%~0.1%,P≤0.02%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过回火热轧、降温冷轧、淬火、程序加热升温回火等处理,可保证钢材内部具有均匀的马氏体结构,并使固溶体含量处于适当的范围内,使钢材具有高强度的同时还具有良好的加工性能,得到一种力学性能理想的钢材。
Description
技术领域
本发明属于钢材生产技术领域,具体涉及一种高强度含硼钢及其制备方法。
背景技术
为了提高汽车的碰撞安全性能,采用提高钢板的强度并减薄钢板的厚度是近年来车辆用钢板的一种发展趋势。而钢板曲强比是考察钢板质量的重要指标,钢板的曲强比越低,在加工、成形、使用过程中越安全,但曲强比过低会导致钢板利用率低的,所以合适的曲强比范围在0.6~0.8之间。普通高强钢板的强度可以达到700MPa左右,但曲强比一般在0.8以上,不利于加工、成形和使用,因此,开发一种高强度低曲强比的钢材很有必要。
B在钢中的用途很多,其可以提高刚的淬透性,并改善刚的加工硬化性。由于B系钢板具有优良的力学性能,被广泛应用于车门防撞梁、保险杠梁、侧边梁、A柱B柱加强件等领域。
发明内容
针对上述现有技术,本发明提供一种高强度含硼钢及含硼刚的制备方法,以解决现有钢材强度与曲强比不匹配的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:提供一种高强度含硼钢,本发明中的含含硼钢化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.15%~0.25%,Si≤0.2%,Mn≤1.5%,Cu 0.1%~0.18%,B 0.001%~0.004%,Cr 0.05%~0.15%,Mo 0.5%~0.8%,W 0.2%~0.4%,V 0.05%~0.1%,Ni0.05%~0.1%,P≤0.02%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.2%,Si 0.12%,Mn 1.2%,Cu 0.15%,B 0.003%,Cr 0.1%,Mo 0.7%,W0.3%,V 0.08%,Ni 0.08%,P 0.015%,S 0.008%,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.2%,Si 0.15%,Mn 0.8%,Cu 0.1%,B 0.002%,Cr 0.12%,Mo 0.8%,W0.3%,V 0.07%,Ni 0.05%,P 0.01%,S 0.005%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明中的钢材除了常规元素Fe、C、Si、Mn、外,还包括Cu、B、Cr、Mo、W、V、Ni、P、S等。其中,Cu能在钢材中沉淀析出,可显著提高钢材的强度,而且Cu在钢材中起到活化阴极的作用,促使阳极钝化从而减缓钢材的腐蚀,提高钢材的耐腐蚀性能;Ni的耐腐蚀性能良好、高温强度高,热冷状态下的加工性能好,可以提高钢材的加工性能,而且Ni能无限固溶于Cu,形成连续的固溶体,又能与Mn无限固溶,既可提高钢材的硬度和强度,同时仍能保证钢材具有足够高的塑性和韧性,但是,随着固溶体中溶质元素含量的增多,虽然可提高钢材的强度,但是会造成固溶强化现象,即塑性和韧性下降,因此本发明将Ni的含量控制在0.05%~0.1%的范围内,将Cu的含量控制在0.1%~0.18%的范围内;Cr能够降低钢材的共析含碳量,并增加钢材的淬透性,可促进马氏体的形成,在提升钢材强度的同时,可保证钢材具有良好的韧性,另外Cr也能固溶于Cu中,增加钢材的加工性能;Mo同Cr一起作用,进一步提高钢材的淬透性,从而提高钢材的轻度和延展性,并且Mo对铁素体有固溶强化作用,同时可消除因其他元素所导致的回火脆性而提升钢材的冲击韧性;W在钢材中与Fe和C形成复式碳化物,使钢材的晶粒细化,增加钢材的回火稳定性,并能增加钢材的耐磨性能;V能有效改善钢材的弹性和强度,并提升钢材的抗寒和抗高温性能;B能推迟钢材中铁素体和珠光体的形成,可帮助马氏体的形成,对钢材的轻度有巨大提升作用。
本发明钢材中各元素相互配合,可有效改善钢材的晶像结构,在提升钢材强度的同时,能够有效保证钢材的韧性和延展性,加工性能良好。
本发明中的高强度含硼钢经过以下步骤制得:
S1:按配比将组分冶炼浇注成板坯,然后回火加热到1280℃~1350℃,保温0.5~1h,再快速冷却至1050~1100℃,并在此温度下热轧,控制单道次变形量小于25%;
S2:将热轧后的板坯空冷至900~950℃,在此温度下保温3~5h,然后进行冷轧,冷轧单道次变形量不超过30%,再将冷轧后的板坯空冷至室温退火;
S3:将经过S2处理后的板坯以10~15℃/s的加热速率加热至880~920℃,保温4~6h后水淬到300~330℃;
S4:以15~20℃/min的加热速率将板坯依次加热至550~580℃、620~650℃、690~720℃和750~780℃,并分别回火保温2~3h,再水淬至100~150℃,然后空冷至室温,得最终钢材。
本发明中的制备方法可以做以下进一步改进:
进一步,S1中回火加热温度为1300℃,保温时间为1h;热轧温度为1080℃,单道次变形量为20%。
进一步,S2中冷轧温度为920℃,单道次变形量为25%。
进一步,S3中加热速率为13℃/s,加热终温度为900℃,保温时间为5h。
进一步,S4中加热速率为18℃/min,回火温度依次为560℃、630℃、700℃和770℃,回火保温时间均为2.5h。
本发明通过回火热轧、降温冷轧、淬火、程序加热升温回火等处理,可保证钢材内部具有均匀的马氏体结构,并使固溶体含量处于适当的范围内,使钢材具有高强度的同时还具有良好的加工性能,得到一种力学性能理想的钢材。
本发明的有益效果是:本发明中的钢材具有生产成本低,力学性能优良的特点,B、Cu及其他合金元素的合理配比不仅提高了钢材的强度性能,同时也是钢材具有良好的韧性和延展性,便于使用时对其加工成型。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
一种高强度含硼钢,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.2%,Si 0.12%,Mn 1.2%,Cu 0.15%,B 0.003%,Cr 0.1%,Mo 0.7%,W0.3%,V 0.08%,Ni 0.08%,P 0.015%,S 0.008%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中的钢材经过以下步骤制得:
S1:按配比将组分冶炼浇注成厚度为50mm的板坯,然后回火加热到1300℃,保温1h,再快速冷却至1080℃,并在此温度下热轧,控制单道次变形量为20%左右;
S2:将热轧后的板坯空冷至920℃,在此温度下保温4h,然后进行冷轧,冷轧单道次变形量为25%左右,再将冷轧后的板坯空冷至室温退火;
S3:将经过S2处理后的板坯以13℃/s的加热速率加热至900℃,保温5h后水淬到300℃;
S4:以18℃/min的加热速率将板坯依次加热至560℃、630℃、700℃和770℃,并分别回火保温2.5h,再水淬至120℃,然后空冷至室温,得最终钢材。
实施例二
一种高强度含硼钢,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.2%,Si 0.15%,Mn 0.8%,Cu 0.1%,B 0.002%,Cr 0.12%,Mo 0.8%,W0.3%,V 0.07%,Ni 0.05%,P 0.01%,S 0.005%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中的钢材经过以下步骤制得:
S1:按配比将组分冶炼浇注成厚度为50mm的板坯,然后回火加热到1350℃,保温0.5h,再快速冷却至1100℃,并在此温度下热轧,控制单道次变形量为25%左右;
S2:将热轧后的板坯空冷至950℃,在此温度下保温3h,然后进行冷轧,冷轧单道次变形量为30%左右,再将冷轧后的板坯空冷至室温退火;
S3:将经过S2处理后的板坯以10℃/s的加热速率加热至920℃,保温4h后水淬到330℃;
S4:以20℃/min的加热速率将板坯依次加热580℃、650℃、720℃和780℃,并分别回火保温2h,再水淬至100℃,然后空冷至室温,得最终钢材。
实施例三
一种高强度含硼钢,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.15%,Si 0.1%,Mn 1.5%,Cu 0.16%,B 0.001%,Cr 0.07%,Mo 0.5%,W0.2%,V 0.05%,Ni 0.1%,P 0.018%,S 0.005%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中的钢材经过以下步骤制得:
S1:按配比将组分冶炼浇注成厚度为50mm的板坯,然后回火加热到1280℃,保温1h,再快速冷却至1050℃,并在此温度下热轧,控制单道次变形量为25%左右;
S2:将热轧后的板坯空冷至900℃,在此温度下保温5h,然后进行冷轧,冷轧单道次变形量为30%左右,再将冷轧后的板坯空冷至室温退火;
S3:将经过S2处理后的板坯以15℃/s的加热速率加热至880℃,保温6h后水淬到330℃;
S4:以15℃/min的加热速率将板坯依次加热550℃、620℃、690℃和750℃,并分别回火保温3h,再水淬至150℃,然后空冷至室温,得最终钢材。
对比例一
一种含Cu及B高强度耐腐蚀调质刚,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.15%,Mn 1.5%,Si 0.5%,Ti 0.02%,B 0.001%,V 0.1%,Cr 0.2%,Cu0.3%,余量为Fe和不可避免的杂质。
结果分析
检测实施例一至三所得钢材的力学性能,结果列于表1。表中KV2(J):常温冲击,R0.2(N/mm2):屈服强度,Rm(N/mm2):抗拉强度,A(%):延伸率;Z(%):断面收缩率,HB(10):表面硬度。
表1钢材的力学性能
KV<sub>2</sub> | R<sub>0.2</sub> | R<sub>m</sub> | A | Z | HB | |
实施例一 | 78 | 915 | 947 | 21 | 69 | 302 |
实施例二 | 79 | 921 | 950 | 20 | 68 | 306 |
实施例三 | 78 | 917 | 945 | 22 | 69 | 308 |
对比例一 | 75 | 870 | 930 | 17 | 64 | 288 |
对比例一是一种现有的高强度钢,从表中可以看出,采用本发明中的配比和方法制备出的钢材力学性能相较于现有的钢材均有一定程度的提升,特别是屈服强度提高了5%以上,同时钢材的表面硬度也有微幅提升,表明本发明中的钢材具有较高的强度;另外,通过对比本发明中钢材与现有钢材的延伸率和断面收缩率发现,本发明中的钢材的韧性也有一定程度的增加,表明本发明中的钢材还具有良好的加工性能。
虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述,但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内,本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种高强度含硼钢,其特征在于,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.15%~0.25%,Si≤0.2%,Mn≤1.5%,Cu 0.1%~0.18%,B 0.001%~0.004%,Cr 0.05%~0.15%,Mo 0.5%~0.8%,W 0.2%~0.4%,V 0.05%~0.1%,Ni 0.05%~0.1%,P≤0.02%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强度含硼钢,其特征在于,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.2%,Si 0.12%,Mn 1.2%,Cu 0.15%,B 0.003%,Cr 0.1%,Mo 0.7%,W 0.3%,V 0.08%,Ni 0.08%,P 0.015%,S 0.008%,余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高强度含硼钢,其特征在于,钢材的化学成分及含量按重量百分比计为:
C 0.2%,Si 0.15%,Mn 0.8%,Cu 0.1%,B 0.002%,Cr 0.12%,Mo 0.8%,W 0.3%,V 0.07%,Ni 0.05%,P 0.01%,S 0.005%,余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1~3任一项所述的高强度含硼钢的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:按配比将组分冶炼浇注成板坯,然后回火加热到1280℃~1350℃,保温0.5~1h,再快速冷却至1050~1100℃,并在此温度下热轧,控制单道次变形量小于25%;
S2:将热轧后的板坯空冷至900~950℃,在此温度下保温3~5h,然后进行冷轧,冷轧单道次变形量不超过30%,再将冷轧后的板坯空冷至室温退火;
S3:将经过S2处理后的板坯以10~15℃/s的加热速率加热至880~920℃,保温4~6h后水淬到300~330℃;
S4:以15~20℃/min的加热速率将板坯依次加热至550~580℃、620~650℃、690~720℃和750~780℃,并分别回火保温2~3h,再水淬至100~150℃,然后空冷至室温,得最终钢材。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:S1中回火加热温度为1300℃,保温时间为1h;热轧温度为1080℃,单道次变形量为20%。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:S2中冷轧温度为920℃,单道次变形量为25%。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:S3中加热速率为13℃/s,加热终温度为900℃,保温时间为5h。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:S4中加热速率为18℃/min,回火温度依次为560℃、630℃、700℃和770℃,回火保温时间均为2.5h。
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