CN114746570A - 拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法 - Google Patents

拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114746570A
CN114746570A CN202080083378.6A CN202080083378A CN114746570A CN 114746570 A CN114746570 A CN 114746570A CN 202080083378 A CN202080083378 A CN 202080083378A CN 114746570 A CN114746570 A CN 114746570A
Authority
CN
China
Prior art keywords
less
wire rod
ferrite
pearlite
impact toughness
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.)
Granted
Application number
CN202080083378.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114746570B (zh
Inventor
文东俊
朴仁圭
闵世泓
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.)
Posco Holdings Inc
Original Assignee
Posco 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 Posco Co Ltd filed Critical Posco Co Ltd
Publication of CN114746570A publication Critical patent/CN114746570A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114746570B publication Critical patent/CN114746570B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • 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
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/68Furnace coilers; Hot coilers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • 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
    • 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
    • C22C38/12Ferrous 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
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with 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
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • 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
    • C21D2211/005Ferrite
    • 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
    • C21D2211/009Pearlite

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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法。对于本发明的非调质线材,以重量%计,所述线材包含C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、可溶Al:0.01~0.07%、N:大于0.01%且0.02%以下、以及Nb:0.1%以下、V:0.5%以下和Ti:0.1%以下中的一种以上、余量的Fe和不可避免的杂质,并且所述线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,所述铁素体沿着与线材轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,以及所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。

Description

拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种非调质线材。更具体地,本发明涉及一种适合用作汽车材料或机械零部件材料的强度、拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法。
背景技术
用于机械结构或汽车零部件等的结构钢大多采用热加工后经再加热、淬火、回火工艺提高强度和韧性的调质钢(Quenching and Tempering Steel)。
另一方面,不同于调质钢,非调质钢(Non-Heat Treated Steel)是指热加工后无需热处理也能获得类似于热处理(调质处理)后的钢(调质钢)的强度的钢,这种非调质钢也称为微合金化钢(Micro-Alloyed Steel),因为通过加入微量合金进行调质。
常规调质线材产品是经过[热轧-冷拔-球化热处理-冷拔-冷镦-快速冷却和回火]工艺制成的最终产品,而非调质线材产品是经过[热轧-冷拔-冷镦]工艺制成的最终产品。
如上所述,非调质线材省略了制造现有调质线材时的热处理工艺,从而降低材料的制造成本,是一种经济性良好的产品,同时也无需进行最终快速冷却和回火,因此确保热处理导致的缺陷(即热处理弯曲导致的平直度),从而被尝试应用于诸多产品。
尤其,铁素体-珠光体非调质线材具有可实现低成本成分设计以及在斯太尔摩线(Stelmor Line)制造工艺中能够稳定地获得均质组织的优点,但是随着拉拔加工量增加,存在产品的强度上升而延性和韧性急剧下降的问题。
发明内容
技术问题
本发明涉及一种通过加入高氮无需附加热处理也能确保优异的强度和冲击韧性的非调质线材及其制造方法,其目的在于提供一种可提高韧性逊于现有调质钢的铁素体-珠光体线材的强度、拉拔加工性和韧性的非调质线材及其制造方法。
本发明的技术问题不限于上述的内容。对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言,由本发明说明书的整体内容理解本发明的附加技术问题不会有任何困难。
技术方案
本发明一方面涉及拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,
以重量%计,所述线材包含C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、可溶Al:0.01~0.07%、N:大于0.01%且0.02%以下、以及Nb:0.1%以下、V:0.5%以下和Ti:0.1%以下中的一种以上、余量的Fe和不可避免的杂质,并且所述线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,
所述铁素体沿着与线材轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,以及
所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。
此外,本发明另一方面涉及拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,
以重量%计,所述线材包含C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、可溶Al:0.01~0.07%、N:大于0.01%且0.02%以下、以及Nb:0.1%以下、V:0.5%以下和Ti:0.1%以下中的一种以上、余量的Fe和不可避免的杂质,并且所述线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,
所述铁素体和所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向连续或不连续地交替排列,从而具有由铁素体层和珠光体层组成的层状结构。
所述铁素体层与相邻铁素体层之间的距离优选为50μm以下。
平行于所述轧制方向的截面即L截面中的所述珠光体层的平均厚度优选为30μm以下。
垂直于所述轧制方向的截面即C截面中的所述铁素体的平均粒径优选为10μm以下。
对所述线材进行30~60%的拉拔加工时,常温冲击韧性的平均值可为100J以上。
另外,本发明又一方面涉及拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材的制造方法,其包含:
准备具有所述合金组分的钢材的工艺;
将所述钢材再加热到满足以下关系式1的再加热温度(Tr)的工艺;
对所述再加热后的钢材在满足以下关系式2的精轧温度(Tf)下进行精轧,以制造线材的工艺;以及
将所述精轧后的线材卷取后,以0.1~2℃/s进行冷却的工艺。
[关系式1]
T1≤Tr≤1200℃
其中,T1=757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√[Nb]+330[V]+3000[N]
[关系式2]
T2≤Tf≤T3
其中,T2=733+52[C]+29.1[Si]-20.7[Mn]+16.9[Cr]-80.6[Nb]+2000[N],T3=962-300[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-75.6[Cr]-360.1[Nb]-20.7[V]+2000[N],各元素表示重量含量,Tf的单位是℃。
在本发明中,所述冷却后的线材可以具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,所述铁素体可以沿着与线材轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,以及所述珠光体可以沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。
所述铁素体层与相邻铁素体层之间的距离优选为50μm以下。
发明效果
根据本发明,可以提供一种非调质线材,由于利用基于加入高氮的氮化物形成元素,即使省略热处理,也能适用于要求高强度和高韧性的零部件等。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的铁素体-珠光体层状结构的组织图片。
具体实施方式
在下文中,将描述本发明。
为了提供拉拔加工后可确保优异的强度和冲击韧性的线材,本发明人从多个角度研究的结果发现,通过线材的合金组分(加入高氮)以及形成沿轧制方向发育良好的铁素体-珠光体层状结构(F-P带状结构,F-P band structure)的微细组织,无需额外的热处理,也能在拉拔加工时确保强度增加以及优异的冲击韧性。
在下文中,将详细描述本发明的一个方面的冷加工性优异的非调质线材。以重量%计,本发明的非调质线材包含C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、可溶Al:0.01~0.07%、N:大于0.01%且0.02%以下、以及Nb:0.1%以下、V:0.5%以下和Ti:0.1%以下中的一种以上、余量的Fe和不可避免的杂质。另外,本发明的非调质线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,所述铁素体沿着与线材轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,以及所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。
首先,对本发明的非调质线材的合金组分和成分范围进行详细描述。在下文中,除非另有说明,否则“%”表示“重量%”。
·碳(C):0.02~0.3%
碳起到提高线材强度的作用。在本发明中,为了发挥这种效果,优选包含0.02%以上的碳。但是,当碳含量过多时,钢的变形阻力激增,因而存在冷加工性劣化的问题。因此,所述碳含量的上限优选为0.3%。更优选地,将所述碳含量限制在0.02~0.28%。
·硅(Si):0.05~0.8%
硅是作为脱氧剂有用的元素。在本发明中,为了发挥这种效果,优选包含0.05%以上的硅。但是,当硅含量过多时,由于固溶强化,钢的变形阻力激增,因而存在冷加工性劣化的问题。因此,所述硅含量优选限制在0.8%以下,更优选限制在0.5%以下。
·锰(Mn):0.5~2.0%
锰是作为脱氧剂和脱硫剂有用的元素。在本发明中,为了发挥这种效果,锰优选包含0.5%以上,更优选包含0.8%以上。但是,当锰含量过多时,由于钢本身的强度变得过高,钢的变形阻力激增,因而存在冷加工性劣化的问题。因此,所述锰含量的上限优选为2.0%,更优选为1.8%。
·铬(Cr):1.0%以下(包含0%)
铬起到热轧时促进铁素体和珠光体转变的作用。此外,在没有过度提高钢本身的强度的情况下,使钢中碳化物析出,从而降低固溶碳量,有助于减少固溶碳引起的动态应变时效。但是,当铬含量过多时,由于钢本身的强度变得过高,钢的变形阻力激增,因而存在冷加工性劣化的问题。因此,所述铬含量的上限优选为1.0%,更优选为0.8%。
·磷(P):0.03%以下
磷是不可避免含有的杂质,由于在晶界处偏析,磷是造成钢的韧性下降以及耐延迟断裂性降低的主要原因,因此磷含量优选控制得尽可能低。理论上,磷的含量优选控制为0%,但是制造工艺上必然会含有磷。因此,控制上限非常重要,在本发明中,所述磷含量的上限控制为0.03%。
·硫(S):0.03%以下
硫是不可避免含有的杂质,由于在晶界处偏析,硫是造成钢的延性大幅下降以及在钢中形成硫化物导致耐延迟断裂性和应力松弛特性劣化的主要原因,因此硫含量优选控制得尽可能低。理论上,硫的含量优选控制为0%,但是制造工艺上必然会含有硫。因此,控制上限非常重要,在本发明中,所述硫含量的上限控制为0.03%。
·铝(可溶Al):0.01~0.07%
可溶Al是作为脱氧剂有用的元素,其含量为0.01%以上,优选为0.015%以上,更优选为0.02%以上。当铝含量大于0.07%时,由于形成AlN而导致的奥氏体粒度细化效果变大,冷锻性会下降。因此,在本发明中,所述Al含量的上限控制为0.07%。
·氮(N):大于0.01%且0.02%以下
氮是实现本发明效果的必要元素。当氮的含量为0.01%以下时,难以确保氮化物,Nb、V、Ti等的析出物生成量降低,可能无法获得所需的性能。相反地,当氮的含量大于0.02%时,不能与析出物结合的固溶氮含量增加,线材的韧性、延性可能会下降。因此,在本发明中,所述氮的含量优选控制在大于0.01%且0.02%以下。
除了上述的成分体系以外,本发明包含铌(Nb)、钒(V)和钛(Ti)中的一种以上。
·铌(Nb):0.1%以下
铌(Nb)的作用是通过形成碳化物和碳氮化物来限制奥氏体和铁素体的晶界迁移。然而,由于所述碳氮化物会成为断裂起点,有可能导致冲击韧性下降,因此优选加入时遵守溶解度极限。在本发明中,当Nb的含量大于0.1%时,存在形成粗大的析出物的问题。因此,优选将铌含量限制在0.1%以下。
·钒(V):0.5%以下
钒(V)与铌(Nb)一样,是通过形成碳化物和碳氮化物来限制奥氏体和铁素体的晶界迁移的元素。但是,由于所述碳氮化物会成为断裂起点,有可能导致冲击韧性下降,因此优选加入时遵守溶解度极限(solubility limit)。在本发明中,当所述V的含量大于0.5%时,存在形成粗大的析出物的问题。因此,优选将钒含量限制在0.5%以下。
·钛(Ti):0.1%以下
钛(Ti)也与碳和氮结合而形成碳氮化物,具有限制奥氏体的晶粒大小的效果。但是,当钛含量大于0.1%时,由于形成粗大的析出物,存在成为夹杂物断裂的主要裂纹发生源的可能性变大的问题。因此,优选将钛含量限制在0.1%以下。
除了所述合金组分以外,余量为Fe。不仅如此,本发明的用于拉丝的线材可包含普通钢的工业生产过程中可能包含的其他杂质。这些杂质是本发明所属技术领的普通技术人员任何人都知道的内容,因此本发明中不会特别限制杂质的种类和含量。
另一方面,根据本发明的一个实施例的非调质线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织。
另外,所述铁素体沿着与线材轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。换言之,所述铁素体和所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向连续或不连续地交替排列,从而具有由铁素体层和珠光体层组成的层状结构。
图1是示出根据本发明的一个实施例的铁素体-珠光体层状结构的组织图片。如图1所示,在本发明中,所述铁素体沿着与轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。也就是说,在本发明中,铁素体和珠光体形成沿着与轧制方向平行的方向连续或不连续地交替排列的层,因此可以认为沿着与轧制方向平行的方向形成铁素体和珠光体的层状结构(带状结构,bandstructure)。对于这种铁素体-珠光体层状结构,拉拔前的初始组织朝有利于拉拔加工的方向排列,因此具有优异的拉拔加工性。此外,通过拉拔加工沿轧制方向延伸的铁素体-珠光体层状结构受冲击时厚度方向上很难形成冲击传播,冲击是沿最脆弱的部分铁素体-珠光体界面传播的,因此可以提高冲击韧性。
在本发明中,优选将所述铁素体的面积分数保持在30~90%。当确保如上所述的组织时,在确保强度的同时,可以确保优异的拉拔加工性和冲击韧性。
另外,所述铁素体层与相邻铁素体层之间的距离优选为50μm以下。
本发明的珠光体组织,其平行于轧制方向的截面即L截面中的珠光体层(带,band)的平均厚度可为30μm以下,并且垂直于轧制方向的截面即C截面中的铁素体的平均粒径可为10μm以下。
所述珠光体层的厚度是指平行于轧制方向的截面即L截面中的珠光体层的厚度,当所述珠光体层的平均厚度大于30μm时,可能难以确保目标冲击韧性。
所述铁素体的粒径是指垂直于轧制方向的截面即C截面中的铁素体粒径,所述铁素体的平均粒径优选为10μm以下,当大于10μm时,可能难以确保目标冲击韧性。此时,所述平均粒径是指通过观察钢板的一个截面检测出的粒子平均等效圆直径(equivalentcircular diameter),同时形成的珠光体的平均粒径受到所述铁素体的平均粒径的影响,因此没有特别限制。
本发明的珠光体组织,其平均片层间距可为0.03~0.3μm。珠光体组织的片层间距越小,线材的强度越增加,但是片层间距小于0.03μm,则冷加工性可能会劣化,当片层间距大于0.3μm时,可能难以确保目标强度。
利用具有如上所述的组分和微细组织的本发明的线材进行30~60%的拉拔加工时,常温冲击韧性的平均值可为100J以上。
接下来,对根据本发明的一个方面的线材的制造方法进行描述。
本发明的强度和冲击韧性优异的非调质线材的制造方法,其包含:准备具有如上所述的合金组分的钢材的工艺;将所述钢材再加热到满足以下关系式1的再加热温度(Tr)的工艺;对所述再加热后的钢材在满足以下关系式2的精轧温度(Tf)下进行精轧,以制造线材的工艺;以及将所述精轧后的线材卷取后,以0.1~2℃/s进行冷却的工艺。
首先,在本发明中,准备具有如上所述的合金组分的钢材后,对其进行再加热。此时,本发明中要求将所述钢材再加热到满足以下关系式1的再加热温度(Tr)。
[关系式1]
T1≤Tr≤1200℃
其中,T1=757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√[Nb]+330[V]+3000[N]。
本工艺是用于将由成分体系中Nb、V或它们的组合形成的碳氮化物再溶解于母材中的工艺。如果由Nb、V或它们的组合形成的碳氮化物在加热炉中再加热时没有溶解而残留,则保持在高温时,由于连续的粗大化,在后续工艺的线材轧制工艺中铁素体晶粒难以微细化,冷却时会生成混合组织。
如果所述关系式1中定义的钢材再加热温度(Tr)低于T1,则由Nb、V或它们的组合形成的粗大的碳氮化物不会完全再溶解,而如果钢材再加热温度高于1200℃,则由于奥氏体组织过度生长,延性可能会下降。
接着,在本发明中,对所述再加热后的钢材在满足以下关系式2的精轧温度(Tf)下进行精轧,以制造线材。
[关系式2]
T2≤Tf≤T3
其中,T2=733+52[C]+29.1[Si]-20.7[Mn]+16.9[Cr]-80.6[Nb]+2000[N],T3=962-300[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-75.6[Cr]-360.1[Nb]-20.7[V]+2000[N],各元素表示重量含量,Tf的单位是℃。
所述精轧温度(Tf)会影响合金微细组织,因此属于形成铁素体-珠光体层状结构的非常重要的工艺条件,在所述关系式2的条件下精轧时,可以良好地形成铁素体-珠光体层状结构。
如果所述关系式2中所述精轧温度(Tf)低于T2,则铁素体晶界微细化导致的变形阻力增加,冷锻性可能会变差,如果精轧温度(Tf)高于T3,则可能不会良好地形成铁素体-珠光体层状结构。
另外,在本发明中,将所述精轧后的线材卷取后,再以0.1~2℃/s进行冷却,从而制造具有最终微细组织的线材。
也就是说,在本发明中,将精轧后的线材卷取后进行冷却的工艺属于控制精轧条件下形成的铁素体-珠光体层状结构中珠光体的片层间距的工艺。
在由铁素体-珠光体构成的组织中,珠光体在强度方面是有利的,但是可能会成为降低韧性的主要原因。然而,此时,如果珠光体的片层间距微细,则具有相对有利于韧性的作用。因此,在本发明的冷却工艺中,为了使珠光体片层间距微细化,需要适当地控制冷却速度。
在本发明中,优选将所述冷却工艺中冷却时的平均冷却速度控制在0.1~2℃/sec。如果冷却速度过慢,则片层间距变宽,延性可能会不足,而如果冷却速度过快,则由于产生低温组织,韧性可能会急剧下降。
更优选地,将冷却速度控制在0.3~1℃/sec。在这样的冷却速度范围内,可以获得充分确保线材的强度且延性和韧性优异的非调质线材。
如上所述,本发明中控制钢材的合金组分和制造工艺。也就是说,本发明利用满足上述成分体系的钢材通过优化的制造工艺(再加热-轧制-冷却)来制造线材,从而可以有效地制造出前述的具有铁素体-珠光体层状结构的线材。
实施发明的方式
在下文中,将通过实施例进一步详细描述本发明。需要说明的是,下述实施例仅用于理解本发明,并不是用于限制本发明的权利范围。
(实施例)
将具有如下表1所示的合金组分的钢材在下表2的加热温度下加热3小时,然后热轧成线径为20mm,以制造线材。此时,精轧温度设置成如下表2所示,在卷取之后,以如下表2所示的冷却速度进行冷却。
然后,利用电子显微镜分析和检测微细组织的种类和分数、珠光体层厚度和珠光体片层间距等,其结果示于下表2中。
另外,对具有所述微细组织的线材进行30~60%的拉拔加工后,检测常温拉伸强度和常温冲击韧性,其结果一并示于下表3中。对于常温拉伸强度,25℃下在非调质钢试样的中心部采集后检测,对于常温冲击韧性,25℃下对具有U型缺口(U-notch规格样品标准,10×10×55mm)的试样进行夏比冲击试验,用得到的夏比冲击能量值进行评价。
【表1】
Figure BDA0003673112040000121
Figure BDA0003673112040000131
【表2】
Figure BDA0003673112040000132
*表1中,F表示铁素体,P表示珠光体。此外,T1是由关系式1定义的温度,T2和T3是由关系式2定义的温度。
【表3】
Figure BDA0003673112040000133
Figure BDA0003673112040000141
从上表1-3可知,在满足本发明中提出的合金组分(加入高氮)和制造条件的发明例1-4的情况下,由于轧制方向上发达的F+P带状(banded)结构,在拉拔加工之后,可以确保优异的强度和冲击韧性。
另一方面,比较例1-4是合金组分不在本发明的范围内或者制造工艺条件不在本发明的范围内的情形。具体地,比较例1和比较例4是没有满足再加热温度和精轧温度的情形,比较例2是没有满足精轧温度的情形,以及比较例3是没有满足精轧和冷却速度的情形,它们获得相对低于发明例的冲击韧性。
另外,在没有满足本发明中提出的合金组分和制造条件的比较例5-8的情况下,由于没有充分发挥本发明中提出的轧制方向上的F+P带状(banded),它们获得相对低于发明例的冲击韧性。
本发明不限于上述实施方案和实施例,能够以各种不同方式实施本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解,在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下,能够以其他具体方式实施本发明。因此,上述的实施方案和实施例在所有方面都是示例性的,而不是限制性的。

Claims (10)

1.一种拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
以重量%计,所述线材包含C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、可溶Al:0.01~0.07%、N:大于0.01%且0.02%以下、以及Nb:0.1%以下、V:0.5%以下和Ti:0.1%以下中的一种以上、余量的Fe和不可避免的杂质,并且所述线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,
所述铁素体沿着与线材轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,以及
所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。
2.一种拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
以重量%计,所述线材包含C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、可溶Al:0.01~0.07%、N:大于0.01%且0.02%以下、以及Nb:0.1%以下、V:0.5%以下和Ti:0.1%以下中的一种以上、余量的Fe和不可避免的杂质,并且所述线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,
所述铁素体和所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向连续或不连续地交替排列,从而具有由铁素体层和珠光体层组成的层状结构。
3.根据权利要求1所述的拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
所述铁素体层和所述珠光体层沿着与线材轧制方向平行的方向交替形成。
4.根据权利要求1或2所述的拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
所述铁素体层与相邻铁素体层之间的距离满足50μm以下的范围。
5.根据权利要求1或2所述的拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
所述铁素体的面积分数在30~90%的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
平行于所述轧制方向的截面即L截面中的所述珠光体层的平均厚度为30μm以下。
7.根据权利要求1或2所述的拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
垂直于所述轧制方向的截面即C截面中的所述铁素体的平均粒径为10μm以下。
8.根据权利要求1或2所述的拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材,其中,
对所述线材进行30~60%的拉拔加工时,常温冲击韧性的平均值为100J以上。
9.一种拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材的制造方法,其包含:
准备钢材的工艺,以重量%计,所述钢材包含C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、可溶A1:0.01~0.07%、N:大于0.01%且0.02%以下、以及Nb:0.1%以下、V:0.5%以下和Ti:0.1%以下中的一种以上、余量的Fe和不可避免的杂质;
将所述钢材再加热到满足以下关系式1的再加热温度(Tr)的工艺;
对再加热后的钢材在满足以下关系式2的精轧温度(Tf)下进行精轧,以制造线材的工艺;以及
将精轧后的线材卷取后,以0.1~2℃/s进行冷却的工艺,
[关系式1]
T1≤Tr≤1200℃
其中,T1=757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√[Nb]+330[V]+3000[N]
[关系式2]
T2≤Tf≤T3
其中,T2=733+52[C]+29.1[Si]-20.7[Mn]+16.9[Cr]-80.6[Nb]+2000[N],T3=962-300[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-75.6[Cr]-360.1[Nb]-20.7[V]+2000[N],各元素表示重量含量,Tf的单位是℃。
10.根据权利要求9所述的拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材的制造方法,其中,
冷却后的线材具有包含铁素体和珠光体的线材微细组织,所述铁素体沿着与线材轧制方向平行的方向以预定间隔连续或不连续地形成,从而形成多个铁素体层,以及所述珠光体沿着与线材轧制方向平行的方向在所述铁素体层的外侧或内侧连续或不连续地形成,从而形成多个珠光体层。
CN202080083378.6A 2019-12-17 2020-12-11 拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法 Active CN114746570B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190169217A KR102318035B1 (ko) 2019-12-17 2019-12-17 신선가공성 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
KR10-2019-0169217 2019-12-17
PCT/KR2020/018188 WO2021125710A1 (ko) 2019-12-17 2020-12-11 신선가공성 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114746570A true CN114746570A (zh) 2022-07-12
CN114746570B CN114746570B (zh) 2024-02-20

Family

ID=76477813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080083378.6A Active CN114746570B (zh) 2019-12-17 2020-12-11 拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230020381A1 (zh)
EP (1) EP4079914A4 (zh)
JP (1) JP7528220B2 (zh)
KR (1) KR102318035B1 (zh)
CN (1) CN114746570B (zh)
MX (1) MX2022007377A (zh)
WO (1) WO2021125710A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11131134A (ja) * 1997-10-30 1999-05-18 Kobe Steel Ltd 非調質鋼製高強度成形品の製法
JP2004060049A (ja) * 2002-05-27 2004-02-26 Nippon Steel Corp 超高温熱間鍛造非調質部品とその製造方法
CN101041880A (zh) * 2006-03-23 2007-09-26 株式会社神户制钢所 焊接接头部的韧性优异的钢板及其制造方法
CN108350549A (zh) * 2015-11-12 2018-07-31 株式会社Posco 具有优异的冷加工性的非淬火和回火的线材及其制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003183733A (ja) 2001-12-14 2003-07-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 線材の製造方法
JP3780999B2 (ja) 2002-10-17 2006-05-31 住友金属工業株式会社 非調質鋼熱間鍛造部材の製造方法
JP5618917B2 (ja) 2011-06-23 2014-11-05 株式会社神戸製鋼所 冷間加工用機械構造用鋼およびその製造方法、並びに機械構造用部品
JP5907063B2 (ja) * 2012-12-28 2016-04-20 Jfeスチール株式会社 鉄筋用鋼材およびその製造方法
KR101568494B1 (ko) * 2013-12-18 2015-11-11 주식회사 포스코 중탄소 연질 선재 및 그 제조방법
KR101665783B1 (ko) * 2014-12-04 2016-10-13 주식회사 포스코 상온 가공성 및 저온 충격인성이 우수한 중탄소강 비조질 선재 및 이의 제조방법
KR101630978B1 (ko) 2014-12-11 2016-06-16 주식회사 포스코 냉간가공성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
KR101758491B1 (ko) * 2015-12-17 2017-07-17 주식회사 포스코 강도 및 냉간가공성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
CN106350734B (zh) 2016-09-21 2018-01-09 邢台钢铁有限责任公司 高强韧性非调质钢盘条及其制备方法
JP6760425B2 (ja) 2018-04-03 2020-09-23 Jfeスチール株式会社 スケール密着性に優れた熱延鋼板およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11131134A (ja) * 1997-10-30 1999-05-18 Kobe Steel Ltd 非調質鋼製高強度成形品の製法
JP2004060049A (ja) * 2002-05-27 2004-02-26 Nippon Steel Corp 超高温熱間鍛造非調質部品とその製造方法
CN101041880A (zh) * 2006-03-23 2007-09-26 株式会社神户制钢所 焊接接头部的韧性优异的钢板及其制造方法
CN108350549A (zh) * 2015-11-12 2018-07-31 株式会社Posco 具有优异的冷加工性的非淬火和回火的线材及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021125710A1 (ko) 2021-06-24
KR20210077507A (ko) 2021-06-25
EP4079914A4 (en) 2023-03-01
KR102318035B1 (ko) 2021-10-27
EP4079914A1 (en) 2022-10-26
JP7528220B2 (ja) 2024-08-05
CN114746570B (zh) 2024-02-20
MX2022007377A (es) 2022-07-12
JP2023507947A (ja) 2023-02-28
US20230020381A1 (en) 2023-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102276741B1 (ko) 구멍확장성이 높은 고강도 냉연강판, 고강도 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법
CN108220774B (zh) 韧性优异的线材、钢丝及其制造方法
EP0152160B1 (en) High strength low carbon steels, steel articles thereof and method for manufacturing the steels
JP5761080B2 (ja) 伸びと穴拡げ性と疲労特性に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法
KR102178711B1 (ko) 강도 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
US20120037283A1 (en) High-Strength, High-Toughness Steel Wire Rod, and Method for Manufacturing Same
JP2022501510A (ja) 穴拡げ性が高い高強度冷延鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板、及びこれらの製造方法
KR20190077772A (ko) 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법
KR102318036B1 (ko) 절삭성 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
CN110100027B (zh) 具有优异的低温韧性的低屈服比的钢板及其制造方法
CN103210106A (zh) 高韧性冷拉非热处理盘条及其制造方法
CN113966404B (zh) 具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非热处理线材及其制造方法
KR102255823B1 (ko) 성형성이 우수한 고항복비형 강판 및 그 제조방법
CN102383059A (zh) 一种热轧相变诱发塑性钢及其制备方法
KR101758491B1 (ko) 강도 및 냉간가공성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
CN114381655A (zh) 一种高强塑积冷轧qp钢及其退火工艺和制造方法
KR101300158B1 (ko) 강도 및 인성이 우수한 고탄소 강판 및 그 제조 방법
KR101518571B1 (ko) 고강도 및 고인성 비조질 선재 및 그 제조방법
KR100470671B1 (ko) 냉간 압조가공성이 우수한 비조질강의 제조방법
CN114746570B (zh) 拉拔加工性和冲击韧性优异的非调质线材及其制造方法
KR102175586B1 (ko) 신선가공성 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
EP3561106A1 (en) Heavy-walled steel plate having 450mpa-grade tensile strength and excellent resistance to hydrogen induced cracking and method for manufacturing same
KR102448753B1 (ko) 절삭성 및 충격인성이 향상된 중탄소 비조질 선재 및 그 제조방법
KR102485008B1 (ko) 고인성을 갖는 고탄소 냉연강판 및 그 제조방법
KR20240101160A (ko) 열처리 특성이 우수한 샤프트용 중탄소강 선재 및 그 제조 방법

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant