CN115961213A - 一种高屈服强度的钢材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高屈服强度的钢材及其制备方法，其中钢材中铁元素的质量百分比不低于70％，Mn、Ni、Cu元素的共计质量百分比为5‑10％，其中C元素的质量百分比为1.0‑1.5％，其中不可消除的杂质含量低于0.01％。与现有的轧制钢相比，本申请通过控制有效的温度控制，保证轧制过程中温度始终处于可控范围之内，且采用轧辊直接控制温度的方式，通过800摄氏度左右的热轧与300摄氏度左右的冷轧相配合的方式，综合改善材料中晶粒的组成情况以及变形区域的分布情况，从而提升材料整体的屈服强度。
Description
技术领域
本发明涉及高屈服强度的钢材及其制备方法。
背景技术
本部分的描述用于补充说明书公开部分相关的背景信息以及问题阐述，不构成本申请的现有技术。
钢材为含碳量低于2％的合金物质，其中根据含碳量的多少分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。其中碳含量可以有效的提升钢材的强度，但会带来韧性以及折弯能力的大幅度下降。
随着高层建筑以及桥梁的搭建要求逐渐增高，社会生产对钢材的屈服强度要求越来越高，以常见的铸造钢以及锻造钢而言，铸造钢已经逐渐不能满足市场日益严苛的要求，但是锻造钢的成本过高，且纯锻造钢的生产周期较长，且无法加工较大规格型号的板材或是棒料，存在一定的加工短板。
而轧制法既能兼顾大尺寸规格的加工要求，又能有效的提升钢材的屈服强度，逐渐被大规模的采用。其中轧制生产主要分为冷轧与热轧，热轧的加工效率高，但是热轧过程中存在的更多是晶粒的生长与改性，对于性能的提升存在一定的局限性，而冷轧虽然加工效率低，但是冷轧过程中存在对晶粒的变形，从而可以有效的提升成型后钢材的屈服强度。
基于此，综合冷轧与热轧的优势，可以有效的提升金属板材的屈服强度与加工效率，并且降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种高屈服强度的钢材和配套的加工工艺。
一种高屈服强度的钢材，其中钢材中铁元素的质量百分比不低于70％，Mn、Ni、Cu元素的共计质量百分比为5-10％，其中C元素的质量百分比为1.0-1.5％，其中不可消除的杂质含量低于0.01％。
上述高屈服强度的钢材的制备方法，包括以下步骤：
在1500℃以上的温度进行熔炼，熔炼后进行精轧，所述精轧温度为1000±15℃，精轧若干道次后，变形量控制为58±3％，精轧后的保温温度为800±50℃；
精轧过后速冷至300±20℃，冷却完成后进行冷轧，冷轧时控制温度缓速下降至200℃，冷轧的变形量控制为20±3％，冷轧后进行时效处理，时效温度为300±50℃，时效后进行整形。
为了将内部应力进行有效释放，从而，时效处理后的变形率为0.5-1.8％，整形时通过挤压整形的方式将中部凸起进行回正。
精轧过程中，通过若干道次的压轧加工，其中中间道次的轧辊温度控制为800±40℃，中间道次压轧完成后进行水淬，并重新将钢材加热至600±30℃，并通过压轧再次升温至800±50℃。通过控制中间道次的温度为材料的完全退火温度，从而使得在精轧过程中，材料可以生长出足够多的奥氏体，从而在后续奥氏体进行分解时，可以生长出足够的铁素体和珠光体材料。
进一步的，在金属熔炼时，添加少量的稀土元素进行精炼。
进一步的，所述精轧的单个道次的加工量为冷轧的单个道次的加工量的2-5倍，精轧时的压轧与升温速率控制为2-5℃/m，冷轧时通入低温干燥空气进行持续降温。
有益效果：
本申请中通过限制精轧与冷轧的变形量，从而有效的提升钢材中的晶粒生长速率以及分解速率，并且通过控制轧制变形时的温升，从而防止材料由于塑形变形产生的热量导致局部产生过热焊接斑的缺陷，以提升材料的均匀性。
与现有的轧制钢相比，本申请通过控制有效的温度控制，保证轧制过程中温度始终处于可控范围之内，且采用轧辊直接控制温度的方式，通过800摄氏度左右的热轧与300摄氏度左右的冷轧相配合的方式，综合改善材料中晶粒的组成情况以及变形区域的分布情况，从而提升材料整体的屈服强度。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例：
一种高屈服强度的钢材，其中钢材中铁元素的质量百分比不低于70％，Mn、Ni、Cu元素的共计质量百分比为5-10％，其中C元素的质量百分比为1.0-1.5％，其中不可消除的杂质含量低于0.01％。
上述高屈服强度的钢材的制备方法，包括以下步骤：
在1500℃以上的温度进行熔炼，熔炼后进行精轧，所述精轧温度为1010℃，精轧若干道次后，变形量控制为60％，精轧后的保温温度为800℃；
精轧过后速冷至280℃，冷却完成后进行冷轧，冷轧时控制温度缓速下降至200℃，冷轧的变形量控制为20％，冷轧后进行时效处理，时效温度为300℃，时效后进行整形。
为了将内部应力进行有效释放，从而，时效处理后的变形率为0.5-1.8％，整形时通过挤压整形的方式将中部凸起进行回正。
精轧过程中，通过若干道次的压轧加工，其中中间道次的轧辊温度控制为800±40℃，中间道次压轧完成后进行水淬，并重新将钢材加热至600±30℃，并通过压轧再次升温至800±50℃。通过控制中间道次的温度为材料的完全退火温度，从而使得在精轧过程中，材料可以生长出足够多的奥氏体，从而在后续奥氏体进行分解时，可以生长出足够的铁素体和珠光体材料。
精轧加工完成后，进行有限次的冷轧处理，并且控制冷轧加工时材料的温升，防止材料由于局部变形产生的局部高温影响整体板材的屈服强度水平。通过冷轧加工后，晶粒成立均匀的变形区，且变形区的分布更广，综合材料的屈服强度提升至原有的115-125％，可以达到627.852MPa的水平。远超过现有的轧制钢材，基本可以满足建筑用钢的使用要求水平。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)
1.一种高屈服强度的钢材，其特征在于，其中钢材中铁元素的质量百分比不低于70％，Mn、Ni、Cu元素的共计质量百分比为5-10％，其中C元素的质量百分比为1.0-1.5％，其中不可消除的杂质含量低于0.01％。
2.一种高屈服强度的钢材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在1500℃以上的温度进行熔炼，熔炼后进行精轧，所述精轧温度为1000±15℃，精轧若干道次后，变形量控制为58±3％，精轧后的保温温度为800±50℃；
精轧过后速冷至300±20℃，冷却完成后进行冷轧，冷轧时控制温度缓速下降至200℃，冷轧的变形量控制为20±3％，冷轧后进行时效处理，时效温度为300±50℃，时效后进行整形。
3.根据权利要求2所述的一种高屈服强度的钢材的制备方法，其特征在于，时效处理后的变形率为0.5-1.8％，整形时通过挤压整形的方式将中部凸起进行回正。
4.根据权利要求2所述的一种高屈服强度的钢材的制备方法，其特征在于，精轧过程中，通过若干道次的压轧加工，其中中间道次的轧辊温度控制为800±40℃，中间道次压轧完成后进行水淬，并重新将钢材加热至600±30℃，并通过压轧再次升温至800±50℃。
5.根据权利要求2所述的一种高屈服强度的钢材的制备方法，其特征在于，在金属熔炼时，添加少量的稀土元素进行精炼。
6.根据权利要求2所述的一种高屈服强度的钢材的制备方法，其特征在于，所述精轧的单个道次的加工量为冷轧的单个道次的加工量的2-5倍，精轧时的压轧与升温速率控制为2-5℃/m，冷轧时通入低温干燥空气进行持续降温。
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| CN109694997A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-04-30 | 上海大学 | 利用γ→α同素异构转变提升Fe-Mn-Al-C双相钢力学性能的热处理工艺 |
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| 李九岭: "《带钢连续热镀锌》", 31 May 2019, 冶金工业出版社, pages: 434 * |
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