CN115433872B - 一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢及其制备方法 - Google Patents

一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢及其制备方法，其中钢板的化学成分按质量百分比计为：C：0.07‑0.09％，Si：0.10‑0.15％，Mn：1.70‑1.80％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：0.20‑0.30％，Ni：0.15‑0.25％，Mo：0.10‑0.20％，V：0.030‑0.040％，Ti：0.010‑0.020％，B：0.0010‑0.0020％，Al：0.030‑0.050％，RE：0.0010‑0.0050％，其余为Fe及不可避免夹杂。本发明提供的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢兼具有高强度、高塑性和高韧性。

Description

一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金材料领域，具体涉及一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢及其制备方法。
背景技术
对于工程机械用钢，特别是对于使用在例如大中型起重机、自卸车的伸缩臂，使起重机、自卸车等上的重要部位的钢材，不仅要求有较高的强度，还要求具有良好的塑韧性，才能保证其安全性能和稳定性能。目前国内很大一部分这样的钢材还依赖于进口，因此开发一种高强度高塑韧性工程机械用钢是很有必要的。
发明内容
针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明一个方面提供一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢，其化学成分按质量百分比计为：C：0.07-0.09％，Si：0.10-0.15％，Mn：1.70-1.80％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：0.20-0.30％，Ni：0.15-0.25％，Mo：0.10-0.20％，V：0.030-0.040％，Ti：0.010-0.020％，B：0.0010-0.0020％，Al：0.030-0.050％，RE：0.0010-0.0050％，其余为Fe及不可避免夹杂。
上述的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.079-0.085％，Si：0.12-0.15％，Mn：1.75-1.86％，P：≤0.014％，S：≤0.003％，Cr：0.22-0.28％，Ni：0.18-0.24％，Mo：0.13-0.18％，V：0.035-0.038％，Ti：0.012-0.015％，B：0.0012-0.0016％，Al：0.030-0.050％，RE(Ce)：0.0012-0.0045％，其余为Fe及不可避免夹杂。
上述的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢在-40℃下的冲击功满足≥110J，屈服强度≥989MPa，抗拉强度≥1023MPa，延伸率A≥13.5％。
本发明另一方面提供一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的制备方法，其包括以下工艺：铁水预处理-转炉-LF精炼-RH精炼-加热-控轧控冷轧制-回火热处理；其中：加热工艺的温度为1250±15℃，控轧控冷轧制工艺中精轧开轧温度950±15℃，精轧终轧温度为860±20℃，终冷温度为150-200℃，冷速控制在25-35℃/s，离线回火温度为200±15℃，保温时间40-60min。
上述制备方法中，加热工艺的温度为1249-1259℃，控轧控冷轧制工艺中精轧开轧温度948-956℃，精轧终轧温度为858-872℃，终冷温度为168-182℃，冷速控制在32-33℃/s，离线回火温度为186-212℃，保温时间45-58min。
基于以上技术方案提供的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的制备方法通过添加稀土元素改善夹杂物，增加铸坯等轴晶比例，细化奥氏体晶粒，从而细化马氏体晶粒，并采用在线淬火+离线回火工艺，使获得的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢兼具有高强度、高塑性和高韧性的优良综合性能，同时还可降低屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的制备成本。
附图说明
图1为实施例1制备的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的金相组织。
图2为实施例1制备的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的冷弯照片。
具体实施方式
本发明旨在提供一种兼具有高强度和高塑韧性的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢，并提供了该屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的制备方法。
在第一方面，提供的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.07-0.09％，Si：0.10-0.15％，Mn：1.70-1.80％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：0.20-0.30％，Ni：0.15-0.25％，Mo：0.10-0.20％，V：0.030-0.040％，Ti：0.010-0.020％，B：0.0010-0.0020％，Al：0.030-0.050％，RE：0.0010-0.0050％，其余为Fe及不可避免夹杂。
在一些实施例中，所述屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.079-0.085％，Si：0.12-0.15％，Mn：1.75-1.86％，P：≤0.014％，S：≤0.003％，Cr：0.22-0.28％，Ni：0.18-0.24％，Mo：0.13-0.18％，V：0.035-0.038％，Ti：0.012-0.015％，B：0.0012-0.0016％，Al：0.030-0.050％，RE(Ce)：0.0012-0.0045％，其余为Fe及不可避免夹杂。
在一些实施例中，所述屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢在-40℃下的冲击功满足≥110J，屈服强度≥989MPa，抗拉强度≥1023MPa，延伸率A≥13.5％。
在第二方面，提供的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的制备方法包括以下工艺：铁水预处理-转炉-LF精炼-RH精炼-加热-控轧控冷轧制-回火热处理；其中：加热工艺的温度为1250±15℃，控轧控冷轧制工艺中精轧开轧温度950±15℃，精轧终轧温度为860±20℃，终冷温度为150-200℃，冷速控制在25-35℃/s，离线回火温度为200±15℃，保温时间40-60min。可选为：加热工艺的温度为1249-1259℃，控轧控冷轧制工艺中精轧开轧温度948-956℃，精轧终轧温度为858-872℃，终冷温度为168-182℃，冷速控制在32-33℃/s，离线回火温度为186-212℃，保温时间45-58min。
为了降低在线轧制+离线淬火+离线回火传统工艺造成的高成本，本发明采用在线淬火+离线低温回火工艺，减少工艺流程，从而降低成本，并且仍获得了兼具有高强度、高塑性和高韧性的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢。稀土的加入可以净化钢液，减少钢中夹杂物，并能使夹杂物变性，改善长条状的硫化物和大颗粒氧化物夹杂，使其转变为球状的细小夹杂物，可以明显改善钢板的冲击韧性。稀土作为高熔点质点，可以在铸坯冷却过程中，作为柱状晶晶粒形核的核心，优先形核长大形成等轴晶晶粒，从而降低柱状晶比例。在线淬火是钢板终轧后具有高的终轧温度，且基本未发生相变过程，采用快速冷却的方式，钢板组织从奥氏体直接转变成马氏体，由于冷却速度快，晶粒来不及长大，可以得到细小的晶粒组织。低温回火消除在线淬火产生的内应力，改善钢板的塑性。
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
实施例1：
铁水经过脱硫预处理后，通过转炉、LF精炼、RH精炼配比不同合金元素，保证浇铸温度，浇铸成250mm厚度的板坯。板坯冷装入炉，在炉时间218min，出炉温度1258℃。高压水除磷后，经过粗轧、可逆精轧机轧制到12mm，精轧开轧温度956℃，终轧温度控制在863℃，终冷温度为182℃，冷却速度为32℃/s。钢板降到室温后，进行离线回火，回火温度186℃，钢板达到回火温度后保温45min。进行钢板力学性能检测。对该实施例制备的钢板的金相组织进行分析，其结果如图1所示，对其冷弯性能进行检测，其结果如图2所示，满足180°，d＝4a要求。
实施例2：
铁水经过脱硫预处理后，通过转炉、LF精炼、RH精炼配比不同合金元素，保证浇铸温度，浇铸成250mm厚度的板坯。板坯冷装入炉，在炉时间209min，出炉温度1249℃。高压水除磷后，经过粗轧、可逆精轧机轧制到25mm，精轧开轧温度948℃，终轧温度控制在858℃，终冷温度为168℃,冷却速度为33℃/s。钢板降到室温后，进行离线回火，回火温度205℃，钢板达到回火温度后保温52min。进行钢板力学性能检测。
实施例3：
铁水经过脱硫预处理后，通过转炉、LF精炼、RH精炼配比不同合金元素，保证浇铸温度，浇铸成250mm厚度的板坯。板坯冷装入炉，在炉时间223min，出炉温度1259℃。高压水除磷后，经过粗轧、可逆精轧机轧制到30mm，精轧开轧温度951℃，终轧温度控制在872℃，终冷温度为175℃,冷却速度为33℃/s。钢板降到室温后，进行离线回火，回火温度212℃，钢板达到回火温度后保温58min。进行钢板力学性能检测。
对比例：
铁水经过脱硫预处理后，通过转炉、LF精炼、RH精炼配比不同合金元素，保证浇铸温度，浇铸成250mm厚度的板坯。板坯冷装入炉，在炉时间218min，出炉温度1248℃。高压水除磷后，经过粗轧、可逆精轧机轧制到25mm，精轧开轧温度942℃，终轧温度控制在861℃，终冷温度为656℃，冷却速度为10℃/s。钢板降到室温后，进行离线调质，淬火温度912℃，保温时间15min，回火温度221℃，钢板达到回火温度后保温48min。进行钢板力学性能检测。
各实施例和对比例(其化学成分同实施例2)的化学成分含量见表1；加热工艺参数见表2；热轧工序的工艺参数见表3；回火热处理工艺参数见表4；所得高强钢板的力学性能见表5。
表1：冶炼的化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Ti
1 0.082 0.12 1.78 0.012 0.002 0.012
2 0.079 0.15 1.75 0.013 0.003 0.015
3 0.085 0.13 1.86 0.014 0.001 0.014
实施例 Cr Ni Mo B V RE(Ce)
1 0.22 0.18 0.15 0.0012 0.035 0.0012
2 0.25 0.22 0.18 0.0014 0.036 0.0023
3 0.28 0.24 0.13 0.0016 0.038 0.0045
表2：加热工艺参数
实施例 出炉温度℃ 加热时间min
1 1258 218
2 1249 209
3 1259 223
对比例 1248 218
表3：热轧工艺参数
实施例 精轧开轧温度℃ 精轧终轧温度℃ 终冷温度℃ 冷却速度℃/s
1 956 863 182 32
2 948 858 168 33
3 951 872 175 33
对比例 942 861 656 10
表4：回火工艺参数
实施例 淬火温度℃ 淬火保温时间min 回火温度℃ 回火保温时间min
1 — — 186 45
2 — — 205 52
3 — — 212 58
对比例 912 15 221 48
表5：产品力学性能
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢，其化学成分按质量百分比计为：C：0.079-0.085％，Si：0.12-0.15％，Mn：1.75-1.86％，P：≤0.014％，S：≤0.003％，Cr：0.22-0.28％，Ni：0.18-0.24％，Mo：0.13-0.18％，V：0.035-0.038％，Ti：0.012-0.015％，B：0.0012-0.0016％，Al：0.030-0.050％，Ce：0.0012-0.0045％，其余为Fe及不可避免夹杂；
所述屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢在-40℃下的冲击功满足≥110J，屈服强度≥989MPa，抗拉强度≥1023MPa，延伸率A≥13.5％；
所述屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢的制备方法包括以下工艺：铁水预处理-转炉-LF精炼-RH精炼-加热-控轧控冷轧制-回火热处理；其中：加热工艺的温度为1250±15℃，控轧控冷轧制工艺中精轧开轧温度950±15℃，精轧终轧温度为860±20℃，终冷温度为150-200℃，冷速控制在25-35℃/s，离线回火温度为200±15℃，保温时间40-60min。
2.根据权利要求1所述的屈服强度800MPa级稀土工程机械用钢，其中加热工艺的温度为1249-1259℃，控轧控冷轧制工艺中精轧开轧温度948-956℃，精轧终轧温度为858-872℃，终冷温度为168-182℃，冷速控制在32-33℃/s，离线回火温度为186-212℃，保温时间45-58min。
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