CN115537508A - 一种高强钢板的闪速热处理方法 - Google Patents

一种高强钢板的闪速热处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115537508A
CN115537508A CN202211129138.2A CN202211129138A CN115537508A CN 115537508 A CN115537508 A CN 115537508A CN 202211129138 A CN202211129138 A CN 202211129138A CN 115537508 A CN115537508 A CN 115537508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
strength steel
heat treatment
steel plate
percent
heating
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
CN202211129138.2A
Other languages
English (en)
Inventor
武会宾
丁超
牛刚
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.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
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 University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN202211129138.2A priority Critical patent/CN115537508A/zh
Publication of CN115537508A publication Critical patent/CN115537508A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

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

本发明一种高强钢板的闪速热处理方法，属于金属材料领域。该高强钢的化学成分及其合金元素质量百分比(wt.％)含量为C：0.10～0.20、Mn：1.75～1.85、Si：1.10～1.35、Al：0.30～0.45、Ti：0.10～0.30、S≤0.008、P≤0.015，余量为Fe和其他不可避免的杂质；制备方法采用真空炉冶炼，锻造后在单相区轧制，然后直接在线水冷到室温，最后采用8～15℃/s的升温速率升温到800～900℃，保温1‑10s，水冷到室温。该闪速热处理技术不仅省略了二次加热淬火过程，同时还能缩短热处理时间，可以取代传统QT(淬火加回火)工艺，实现高强钢的绿色高效生产，具有良好的实用价值。

Description

一种高强钢板的闪速热处理方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体涉及到一种高强钢板的闪速热处理方法。
背景技术
在“双碳”背景的推动下，缩短钢铁材料的生产流程是降低碳排放的重要方向之一，传统高强钢的热处理工艺一般为QT(淬火+回火)工艺，后续发展的DQT(在线淬火+回火)工艺在一定程度上缩短了工艺流程，对降低碳排放起到了一定的作用。但是在这两种传统热处理过程中回火过程往往需要钢板在炉中长时间保温，在确保力学性能基础上，缩短回火时间是提高生产效率降低能源消耗的重要思路之一。
发明专利CN 102115812 A提出了一种Q690D钢快速回火的热处理方法，该发明通过对回火在炉时间的精确计算，解决了由于回火在炉时间不准引起的回火时间过长问题；同样专利CN 109161670 A提出了一种TMCP工艺Q550D低温快速回火的热处理方法，该发明通过在炉内梯度升温实现对在炉保温系数的降低，从而提高了回火效率；专利CN 10614882A提出一种在线生产高强钢Q890中厚板的方法，在该专利采用在线淬火的淬火+回火的工艺缩短了流程降低了成本。虽然大量的发明均对QT工艺的生产效率提升做出贡献，但是对于QT 钢回火在炉时间均未产生大幅度的降低。
因此本发明主要针对现有QT工艺高强钢在热处理过程中，尤其是回火保温过程中需要维持较长时间，同时回火结束后的空冷过程也需要花费大量时间的问题，发明了一种高强钢的闪速热处理技术，取代传统长时间的回火工艺。
发明内容
本发明主要针对传统QT工艺下存在的回火周期过长生产效率较低的问题，提出了一种基于闪速热处理技术的高效热处理工艺，可以大幅度提升高强钢板的回火效率，实现节能减排，高效生产。
一种高强钢板的闪速热处理方法，该高强钢的成分质量百分比(wt.％)含量为C：0.10～0.20、Mn：1.75～1.85、Si：1.10～1.35、Al：0.30～0.45、Ti：0.10～0.30、S≤0.008、P≤0.015，余量为Fe和其他不可避免的杂质；该高强钢以在线淬火得到的板条马氏体为初始结构，进行闪速热处理，其微观结构与QT工艺下得到的回火组织类似，力学性能包括抗拉强度，屈服强度以及断后延伸率均处于同一水平。
进一步地，所述高强钢采用单相区轧制后直接在线水冷到室温，然后将样品以8～15℃/s 的升温速度加热到800～900℃，保温1～10s，快速水冷到室温，即可获得与传统QT热处理工艺性能相当高强钢。
如上所述的高强钢板的闪速热处理方法，具体步骤如下：
(1)冶炼和锻造：真空感应炉冶炼，过程中精确控制合金成分严格控制P、S、元素的含量，再锻造为50mm×50mm的方坯，终锻温度大于1000℃；
(2)加热：采用KSL-1200X电阻炉加热，加热温度为1150-1200℃，保温时间90-120min，出炉后去除氧化铁皮；
(3)轧制：将加热后的坯料进行轧制，开轧温度为1050～1100℃，经过多道次轧制，终轧温度为950～980℃；
(4)冷却：对步骤(3)获得的轧后钢板进行快速水冷处理；
(5)热处理：对步骤(4)获的在线淬火样品进行快速热处理，将样品放入电阻加热炉中以8～15℃/s的升温速率升温至800～900℃，保温1-10s，快速水冷到室温，即可得到与QT 工艺性能相当的高强钢。
本发明产品采用真空炉冶炼，严格控制P、S等有害元素含量，然后在实验室锻造成等待轧制的锻坯，具体轧制工艺，采用模拟现场TMCP+在线淬火工艺的方法进行实验室轧制，将锻坯置于加热炉中升温到1150～1200℃，保温1.5h，取出后去除表面氧化铁皮，在实验室轧机上进行轧制，咬入温度1000～1050℃，经过7道次轧制后，轧成板厚度为5mm的钢板，终轧温度＞950℃，然后直接水淬到室温，再将水淬后的样品以8～15℃/s的升温速度加热到 800～900℃之间，具体加热方式为淬火后的样品放加热炉中，待炉温稳定保温1～10s，最后直接水冷到室温，即可得到该发明所述的闪速热处理技术制备的高强钢板。
相对于已有发明，本发明主要优势在于，具体有以下几点：
(1)在生产工艺上，本发明采用在线淬火生产的方式大幅度缩短整个生产流程，省略二次淬火，不仅提高了生产效率还节约能源消耗；
(2)本发明的核心采用闪速热处理技术，以8～15℃/s的升温速度加热到800℃～900℃，保温1-10s，然后水冷到室温。从升温到保温，再到最后冷却时间均得到大幅度缩短，该闪速热处理技术取代QT工艺对生产效率的提升具有良好效果。
附图说明
图1为对传统QT工艺下生产的高强钢SEM图；
图2为实施例1基于闪速热处理技术(升温到900℃)制备的高强钢SEM图；
图3为实施例2基于闪速热处理技术(升温到890℃)制备的高强钢SEM图；
图4为实施例3基于闪速热处理技术(升温到850℃)制备的高强钢SEM图；
表1为传统QT工艺下制备的样品与实施例1、2和3制备的样品力学性能对比。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的技术方案，但不局限于以下实施例。
本实施例为该闪速热处理技术得到的高强钢板成分设计及生产工艺，其成品板厚为5mm，其化学成分及合金元素质量百分比(wt.％)为：C：0.10～0.20、Mn：1.75～1.85、Si：1.10～1.35、 Al：0.35～0.45、Ti：0.10～0.30、S≤0.008、P≤0.015，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
实施例1
本实施例为该闪速热处理技术得到的高强钢板，其成品板厚为5mm，具体生产工艺为：将锻坯置于设定温度为1150℃的加热炉中，保温90min，然后在将保温后的钢坯取出去除氧化铁皮，经过7道次的轧制，轧成5mm的钢板，轧制过程中咬入温度为1050℃，终轧温度为980℃，轧后冷却过程控制其冷速≥40℃/s冷却到室温，然后将该样品以10℃/s的升温速率加热到900℃，稳定在900℃后保温3s，直接水冷到室温，即可得到与传统QT工艺下性能相当的高强钢，其组织与典型的回火组织类似，具体见图2，与传统QT工艺力学性能对比见表1。
实施例2
本实施例为该闪速热处理技术得到的高强钢板，其成品板厚为5mm，具体生产工艺为：将锻坯置于设定温度为1150℃的加热炉中，保温90min，然后在将保温后的钢坯取出去除氧化铁皮，经过7道次的轧制，轧成5mm的钢板，轧制过程中咬入温度为1053℃，终轧温度为965℃，轧后冷却过程控制其冷速≥40℃/s冷却到室温，然后将该样品以10℃/s的升温速率加热到890℃，稳定在890℃后保温5s，直接水冷到室温，即可得到与传统QT工艺下性能相当的高强钢，其组织与典型的回火组织类似，具体见图3，与传统QT工艺力学性能对比见表1。
实施例3
本实施例为该闪速热处理技术得到的高强钢板，其成品板厚为5mm，具体生产工艺为：将锻坯置于设定温度为1150℃的加热炉中，保温90min，然后在将保温后的钢坯取出去除氧化铁皮，经过7道次的轧制，轧成5mm的钢板，轧制过程中咬入温度为1048℃，终轧温度为973℃，轧后冷却过程控制其冷速≥40℃/s冷却到室温，然后将该样品以10℃/s的升温速率加热到850℃，稳定在850℃后保温8s，直接水冷到室温，即可得到与传统QT工艺下性能相当的高强钢，其组织与典型的回火组织类似，具体见图3，与传统QT工艺力学性能对比见表1。
表21闪速热处理技术制备的产品与QT工艺制备的产品力学性能对比
Figure BDA0003850191300000041
(T600：600℃回火；Q900，Q890和Q850分别为在900℃，890℃和850℃进行闪速热处理)。

Claims (3)

1.一种高强钢板的闪速热处理方法，其特征在于，该高强钢的成分质量百分比(wt.％)含量为C：0.10～0.20、Mn：1.75～1.85、Si：1.10～1.35、Al：0.30～0.45、Ti：0.10～0.30、S≤0.008、P≤0.015，余量为Fe和其他不可避免的杂质；该高强钢以在线淬火得到的板条马氏体为初始结构，进行闪速热处理，其微观结构与QT工艺下得到的回火组织类似，力学性能包括抗拉强度，屈服强度以及断后延伸率均处于同一水平。
2.根据权利要求1所述的高强钢板的闪速热处理方法，其特征在于，所述高强钢采用单相区轧制后直接在线水冷到室温，然后将样品以8～15℃/s的升温速度加热到800～900℃，保温1～10s，快速水冷到室温，即可获得与传统QT热处理工艺性能相当高强钢。
3.根据权利要求1所述的高强钢板的闪速热处理方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)冶炼和锻造：真空感应炉冶炼，过程中精确控制合金成分严格控制P、S、元素的含量，再锻造为50mm×50mm的方坯，终锻温度大于1000℃；
(2)加热：采用KSL-1200X电阻炉加热，加热温度为1150-1200℃，保温时间90-120min，出炉后去除氧化铁皮；
(3)轧制：将加热后的坯料进行轧制，开轧温度为1050～1100℃，经过多道次轧制，终轧温度为950～980℃；
(4)冷却：对步骤(3)获得的轧后钢板进行快速水冷处理；
(5)热处理：对步骤(4)获的在线淬火样品进行快速热处理，将样品放入电阻加热炉中以8～15℃/s的升温速率升温至800～900℃，保温1-10s，快速水冷到室温，即可得到与QT工艺性能相当的高强钢。
CN202211129138.2A 2022-09-16 2022-09-16 一种高强钢板的闪速热处理方法 Pending CN115537508A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211129138.2A CN115537508A (zh) 2022-09-16 2022-09-16 一种高强钢板的闪速热处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211129138.2A CN115537508A (zh) 2022-09-16 2022-09-16 一种高强钢板的闪速热处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115537508A true CN115537508A (zh) 2022-12-30

Family

ID=84727208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211129138.2A Pending CN115537508A (zh) 2022-09-16 2022-09-16 一种高强钢板的闪速热处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115537508A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110449541B (zh) 一种gh4169高温合金自由锻棒坯及其制备方法
CN106191661B (zh) 一种低成本高强韧薄规格9Ni钢板的制造方法
CN109112423B (zh) 一种优良低温韧性特厚合金钢板及其制备方法
CN108220807B (zh) 一种低密度高铝超高碳轴承钢及其制备方法
CN109161780B (zh) 一种提高FeCrNiAl基高熵合金加工性能的方法
CN108441615B (zh) 一种12Cr13不锈钢棒材的调质方法
CN102925657A (zh) 一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法
CN103966411A (zh) 一种中碳冷镦钢棒线材的制造方法
CN113652612B (zh) 非均质片层结构中锰钢及其制备方法
CN113042565A (zh) 一种紧固件用优质gh2132合金棒材及其生产方法
CN111996397A (zh) 一种调控CoNiV中熵合金抗氢脆和腐蚀性能的方法
CN108441613B (zh) 一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法
CN108588540B (zh) 核电用1Cr15Ni36W3Ti合金锻、轧棒材制造方法
CN109628833B (zh) 一种Cr-Mo-Si-V系冷作模具钢及其制备方法
CN103255328B (zh) 一种高强高韧7a04铝合金及其制备方法
CN111961982B (zh) 高扩孔率高强度高延伸率的热轧中锰钢板及其制备方法
CN111172373A (zh) 一种低碳钢热处理工艺
CN115537508A (zh) 一种高强钢板的闪速热处理方法
CN113444976B (zh) 一种用于钻孔制锁的高碳高铝钢及其制备方法
CN113832408A (zh) Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢及其热处理方法
CN107326267A (zh) 一种轴承钢的生产工艺
CN114717460A (zh) 一种高强度铁钴软磁合金带材及其制备方法
CN113832311A (zh) 一种生产快速球化特殊钢的方法
CN112877619A (zh) 一种高抗拉强度(CoCrNi)Al3Ti3中熵合金的制备方法
CN111206194A (zh) 一种制备高综合性能铝合金的热机械处理工艺

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