CN115627423B - 一种1600MPa级的热轧卷板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种1600MPa级的热轧卷板及其生产方法，属于钢铁材料技术领域。本发明的热轧卷板的化学成分及重量百分比为：C：0.30‑0.40％，Si：0.50‑0.80％，Mn：1.40‑1.70％，Al：0.020‑0.060％，Cr：0.30‑1.10％，Ti：0.03‑0.06％，P≤0.020％，S≤0.005％，N：0.0010‑0.0050％，O：0.0001‑0.0030％，B≤0.005％，余量为Fe及不可避免夹杂物，抗拉强度≥1600MPa，屈服强度为≥1300MPa，延伸率A≥8％，HBW≥530；通过冶炼钢锭、锻造成板坯、加热炉中加热、精轧和淬火+低温回火的热处理工艺等过程制备而成。本发明实现了低成本的成分设计，未添加贵重元素Ni、Mo、Nb等,较低的合金加入量，节约了原材料，解决了生产难、依赖进口产品、造价贵的问题，同时达到了车辆减重、设备精简化、节能降耗等益处。

Description

一种1600MPa级的热轧卷板及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁材料技术领域，具体涉及一种1600MPa级的热轧卷板及其生产方法，尤其是用于新能源汽车车架、工程机械方向的高强钢板。
背景技术
随着我国工程机械制造业的飞速发展，各类机械设备呈现复杂化、大型化和轻量化发展趋势。由于超高强热轧钢板具有很高的强度，故广泛应用于矿山机械、工程机械、铁路运输等领域。目前超高强热轧钢板使用较高的强度一般在1500-1700MPa，通常采用将热轧态钢板进行淬火+低温回火工艺的热处理方法，但由于其合金含量较高、价格昂贵、热轧态生产难度大等原因，故在国内生产和使用上还是受到很大的局限性，往往需要从国外进口。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供了一种1600MPa级的热轧卷板及其生产方法，本发明的热轧卷板可以实现车辆减重效果、机械设备精简化、降低成本、节约原材料、提高使用安全性。
本发明目的是通过以下方式实现：
本发明提供一种1600MPa级的热轧卷板，其化学成分及重量百分比为：C：0.30-0.40％，Si：0.50-0.80％，Mn：1.40-1.70％，Al：0.020-0.060％，Cr：0.30-1.10％，Ti：0.03-0.06％，P≤0.020％，S≤0.005％，N：0.0010-0.0050％，O：0.0001-0.0030％，B≤0.005％，余量为Fe及不可避免夹杂物，抗拉强度≥1600MPa，屈服强度为≥1300MPa，延伸率A≥8％，HBW≥530。
基于上述技术方案，进一步地，所述的热轧卷板的化学成分及重量百分比为：C：0.34-0.36％，Si：0.60-0.70％，Mn：1.50-1.60％，Al：0.020-0.050％，Cr：0.40-1.00％，Ti：0.04-0.05％，P≤0.015％，S≤0.003％，N：0.0020-0.0050％，O：0.0010-0.0030％，B≤0.003％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
主要元素作用如下：
C：0.34-0.36wt％，碳用于形成足够碳化物强化相，常与Ti、Nb结合成TiC、NbC，起到析出强化的作用。
Si：0.60-0.70wt％，Si和O的亲和力较强，属于强脱氧元素，并以固溶形式存在于钢中，Si可以提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性和耐磨性，但Si含量过高，热轧时易产生氧化物，降低钢材表面质量。
Mn：1.50-1.60wt％，Mn在钢中以固溶态存在，属固溶强化元素，可提高铁素体的强度，但用量过多会降低钢材的韧性和焊接性。
Cr：0.40-1.00％wt％，Cr可减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性，提高强度。
Ti：0.04-0.05％wt％，Ti具有细晶强化和析出强化作用，在高温时，可以溶入奥氏体，阻滞(γ→α)相变发生，钢中析出的TiN、TiC在奥氏体中可以阻止晶粒长大，阻碍变形奥氏体发生再结晶，从而起到细化晶粒的作用，同时析出的“有效Ti”TiC具有很强的强化作用，并且我国Ti含量丰富，价格低廉。
N：0.0020-0.0050wt％，N含量过高会影响钢材的韧塑性。
O:0.0010-0.0030wt％，低O控制，减少夹杂物，减少缺陷产生，提高韧塑性。
P：不大于0.015wt％，一般来说，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，焊接性能恶化，降低塑性。
S：不大于0.003wt％，作为有害元素，其使钢产生热脆性，降低钢的韧塑性，在轧制过程中易产生裂纹，优质钢一般要求小于0.04％。
B：不大于0.003wt％，严格控制B含量，B含量过高将导致热脆现象。
本发明还提供上述的1600MPa级的热轧卷板的生产方法，主要包括冶炼钢锭、锻造成板坯、加热炉中加热、精轧和淬火+低温回火的热处理工艺，热处理过程中，淬火温度890～940℃，保温10～30min，水冷至室温；回火温度150～250℃，保温10～60min，空冷至室温。
基于上述技术方案，进一步地，冶炼钢锭过程中严格控制各成分含量，其中，N含量不大于0.0050％，O含量不大于0.0030％。
基于上述技术方案，进一步地，锻造成板坯的具体过程为：将钢锭放入加热炉加热到1160～1250℃，保温3～6h，开锻温度1130～1160℃，终锻温度850～950℃，锻造规格为厚30～70mm。
基于上述技术方案，进一步地，精轧前，将锻造好的板坯放入加热炉中加热，加热炉出炉温度为1200～1260℃；均热温度1230-1260℃，均热段保温时间≥60min。
基于上述技术方案，进一步地，精轧过程中精轧开轧温度为1030～1100℃，一道次压下率≥45％，二道次压下率≥25％，终轧温度为850～950℃、水冷至630～720℃，然后空冷到室温。
基于上述技术方案，进一步地，精轧过程中精轧开轧温度为1050～1090℃，一道次压下率为50～60％，二道次压下率为25～35％，终轧温度为870～900℃、水冷至650～700℃，然后空冷到室温。
基于上述技术方案，进一步地，热处理过程中，淬火温度910～930℃，保温10～20min，水冷至室温；回火温度180～220℃，保温25～35min，空冷至室温。
本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：
本发明实现了低成本的成分设计，未添加贵重元素Ni、Mo、Nb等,较低的合金加入量，节约了原材料，解决了生产难、依赖进口、造价贵的问题，同时达到了车辆减重、设备精简化、节能降耗等益处。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
图1为热轧卷板的制备过程中的热处理工艺图。
图2为实施例1的热轧卷板的金相组织(组织为回火马氏体)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种1600MPa级的热轧卷板的生产方法，热轧卷板的组分及重量百分比见表1；
表1.热轧卷板的规格、组分及重量百分比/％
主要包括以下步骤：
(1)冶炼钢锭，其过程中严格控制各成分含量，尤其对N不大于0.0044％，O不大于0.0016％的严格控制，加入钢中的Ti极易与N、S结合，保证更多的Ti和C结合成“有效Ti”；
(2)将冶炼好的钢锭进行锻造成板坯，将钢锭放入加热炉加热到1200℃，保温5h，开锻温度1150℃，终锻温度900℃，锻造规格为厚40mm*宽120mm；
(3)将锻造好的板坯放入加热炉中加热，提高加热温度，均热温度1250℃，均热段保温时间70min；加热炉出炉温度1210℃，保证了合金元素充分的融入和高强钢在轧制时有较好的塑性以及良好的板型，满足轧制工艺要求；
(4)精轧开轧温度1084℃，一道次压下率为51.4％，二道次压下率为32.5％，同时采用较高的终轧温度+高温水冷，即终轧温度为896℃、水冷至665℃，然后空冷到室温；
(5)采用淬火+低温回火的热处理工艺，淬火是指对将进行淬火处理的工件进行加热到Ac3以上30-50℃，然后放入液体中，使其温度骤降，达到提高强度的目的，低温回火是由于淬火后的试样质地硬脆，将其用较低的温度加热，调整其显微组织和机械性能，去除淬火应力，保证一定强度的同时，增加其韧塑性；热处理时，采用淬火温度920℃，保温15min，水冷至室温；回火温度190℃，保温35min，空冷至室温。
本实施例制备的热轧卷板的性能检测结果如表2所示。
表2.热轧卷板的性能检测结果
厚度 屈服强度ReH/MPa 抗拉强度Rm/MPa 延伸率A/％ 硬度/HBW
4.0mm 1335 1670 14.0 530
实施例2
本实施例提供一种1600MPa级的热轧卷板的生产方法，步骤同实施例1，区别仅在于以下方面：
(1)热轧卷板的组分及重量百分比见表3；
表3.热轧卷板的规格、组分及重量百分比/％
(2)加热炉出炉温度1230℃，锻造规格为厚度50mm；精轧开轧温度1050℃，F1压下率为55.9％，F2压下率为30.3％，终轧温度875℃，水冷温度658℃，淬火温度910℃，保温20min，回火温度200℃，保温30min。
本实施例制备的热轧卷板的性能检测结果如表4所示。
表4.热轧卷板的性能检测结果
厚度 屈服强度ReH/MPa 抗拉强度Rm/MPa 延伸率A/％ 硬度/HBW
6.0mm 1375 1685 13.5 535
实施例3
本实施例提供一种1600MPa级的热轧卷板的生产方法，步骤同实施例1，区别仅在于以下方面：
(1)热轧卷板的组分及重量百分比见表5；
表5.热轧卷板的规格、组分及重量百分比/％
(2)加热炉出炉温度1245℃，锻造规格为厚度40mm；精轧开轧温度1072℃，F1压下率为51.5％，F2压下率为32.0％，终轧温度882℃，水冷温度694℃，淬火温度930℃，保温15min，回火温度220℃，保温25min。
本实施例制备的热轧卷板的性能检测结果如表6所示。
表6.热轧卷板的性能检测结果
厚度 屈服强度ReH/MPa 抗拉强度Rm/MPa 延伸率A/％ 硬度/HBW
4.0mm 1387 1690 12.0 538
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种1600MPa级的热轧卷板，其特征在于，其化学成分及重量百分比为：C：0.34-0.36％，Si：0.60-0.70％，Mn：1.50-1.60％，Al：0.020-0.050％，Cr：0.40-1.00％，Ti：0.04-0.05％，P≤0.015％，S≤0.003％，N：0.0020-0.0050％，O：0.0010-0.0030％，B≤0.003％，余量为Fe及不可避免夹杂物，抗拉强度≥1600MPa，屈服强度为≥1300MPa，延伸率A≥8％，HBW≥530；
所述的1600MPa级的热轧卷板的生产方法主要包括冶炼钢锭、锻造成板坯、加热炉中加热、精轧和淬火+低温回火的热处理工艺，热处理过程中，淬火温度890～940℃，保温10～30min，水冷；回火温度150～250℃，保温10～60min，空冷；
冶炼钢锭过程中严格控制各成分含量，其中，N含量不大于0.0050％，O含量不大于0.0030％；
锻造成板坯的具体过程为：将钢锭放入加热炉加热到1160～1250℃，保温3～6h，开锻温度1130～1160℃，终锻温度850～950℃，锻造规格为厚30～70mm；
精轧过程中精轧开轧温度为1030～1100℃，一道次压下率≥45％，二道次压下率≥25％，终轧温度为850～950℃、水冷至630～720℃，然后空冷到室温。
2.根据权利要求1所述的1600MPa级的热轧卷板，其特征在于，精轧前，将锻造好的板坯放入加热炉中加热，加热炉出炉温度为1200～1260℃；均热温度1230-1260℃，均热段保温时间≥60min。
3.根据权利要求1所述的1600MPa级的热轧卷板，其特征在于，精轧过程中精轧开轧温度为1050～1090℃，一道次压下率为50～60％，二道次压下率为25～35％，终轧温度为870～900℃、水冷至650～700℃，然后空冷到室温。
4.根据权利要求1所述的1600MPa级的热轧卷板，其特征在于，热处理过程中，淬火温度910～930℃，保温10～20min，水冷到室温；回火温度180～220℃，保温25～35min，空冷到室温。
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