一种适用于碳－锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺制造技术

一种适用于碳－锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于过程如下：从奥氏体状态快速急冷至奥氏体向铁素体转变的平衡相变点以下５０～２００℃范围内快速形变，应变速率在１０ｓ↑［－１］以上。本发明专利技术可以使碳－锰钢及微合金钢轧后的晶粒平均直径远小于５微米，而且不出现混晶和拉长晶粒等缺陷，从而大幅度提高钢材的强度和韧性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于钢铁类材料的热塑性成形技术，特别提供了一种适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，它可以在获得期望的形状的同时优化材料的显微组织，使产品在具有良好的强度、韧性的同时保持良好的塑性和较低的屈强比，可用于制造汽车大梁钢板、集装箱板、船板等。
技术介绍
现有的热轧碳-锰钢和微合金钢的热轧均在奥氏体温区进行，无论总变形量多大，热轧后平均晶粒直径一般在10-30微米之间，最细也不能小于5微米。由于轧机能力的提高，最近出现进一步降低轧制温度的趋势。但是，当轧制温度低于奥氏体平衡转变温度后，容易出现混晶(晶粒大小不均匀)和晶粒拉长等缺陷。专利技术的
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，该工艺可以使碳-锰钢及微合金钢轧后的晶粒平均直径远小于5微米，而且不出现混晶和拉长晶粒等缺陷，从而大幅度提高钢材的强度和韧性。本专利技术提供了一种适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于过程如下首先在奥氏体区加热进行奥氏体化，再快速急冷至奥氏体向铁素体转变的平衡相变点以下50～200℃范围内快速形变，应变速率在5s-1以上，最好在10s-1以上。本专利技术适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，对于碳-锰钢，冷却速度在40K/s以上；对于微合金钢，冷却速度在30K/s以上；所述的快速急冷采用水冷或压缩空气空冷。本专利技术深过冷轧制工艺，是利用轧前强制冷却的方法将奥氏体急冷至深过冷状态形成亚稳态奥氏体，并在亚稳态奥氏体状态下轧制，从而可以仅用较小的应变在普通碳钢中获得2微米以下的细晶粒。由于该工艺本身的特点，通过适当控制轧前的冷却速度和冷却时间，可以获得晶粒度连续分布的梯度细晶板材，从而获得良好的性能组合。当钢材晶粒细化到1微米左右时，因屈强比过高而难有实用价值。而梯度超细晶板材由于心部晶粒较大，巧妙克服了超细晶钢屈强比过高的致命弱点。深过冷轧制思想适用性于碳-锰钢及微合金钢的轧制，随着轧制设备的进步和对钢材性能要求的提高，深过冷轧制有可能成为新的轧制原则。附图说明图1为普通热轧制工艺图；图2为深过冷热轧制工艺图；图3为实施例1钢材经常规工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度850℃；图4为实施例1钢材经深过冷工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度850℃；图5为实施例1钢材经常规工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度800℃；图6为实施例1钢材经深过冷工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度800℃；图7为实施例1钢材经常规工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度750℃；图8为实施例1钢材经深过冷工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度750℃；图9为实施例1钢材经常规工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度700℃；图10为实施例1钢材经深过冷工艺热轧制后组织结构(放大500倍)，变形温度700℃。具体实施例方式以深过冷热轧钢板为例，要点如下1)轧前快冷。末道次或倒数第二道次精轧前大水量高压水强制冷却，保证末道次或倒数第二道次轧制前不发生奥氏体分解；2)高应变率。最后两道次轧制的平均应变率应保持在20s-1以上，而且越高越好，目的是抑制奥氏体在变形阶段的分解。3)低变形温度。在保证变形期间不发生相变的前提下，末道次或倒数第二道次轧制温度越低越好。实施例10.05mass％C-0.8mass％Mn钢，在950℃奥氏体化，深过冷热变形工艺如图2所示，变形前利用压缩空气，冷速为90℃/s，而后立刻变形，压下量60％，变形温度分别为850℃、800℃、750℃、700℃。作为对比的普通小、无过冷热变形工艺如图1所示，二者的主要差别在于深过冷工艺强调变形前快速冷却，而普通工艺对变形前的冷速无特殊要求。轧制后组织结构见图3～10，在变形温度较高时二者改善显微组织的作用差别不明显，但在变形温度较低时深过冷变形工艺改善显微组织的作用明显优于常规工艺。实施例2利用珠江钢厂现有的CSP生产线，进行了系列深过冷轧制工艺生产实验，共试轧了约100吨6mm0中板，成分为0.17mass％C-1.1mass％Mn，1150℃开轧，倒数第二道次前喷水量1149L/min，倒数第二道次压下量30％，该道次轧制温度降至800℃，带钢入该轧机前速度为6m/s，轧后未出现晶粒拉长现象。测试表明，强度等性能超过了重庆钢厂改性后(添加了铌、钒等合金元素)的16Mn中板，而且无芯棒180度冷弯全部合格，屈强比在0.8左右。更有意义的是，该工艺消除长期困扰珠钢的冷弯开裂的现象。显微分析表明，深过冷热轧工艺生产的钢板消除了热轧钢产品中常见的表层晶粒粗大现象，表层形成了一薄层直径约2微米的超细晶粒。由于设备冷却水量的限制，获得的超细晶层较薄。只需对精轧机组间的水冷设备及末架轧机略作改造，就可增加细晶层厚度，综合性能将有更大幅度提高。权利要求1.一种适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于过程如下从奥氏体状态快速急冷至奥氏体向铁素体转变的平衡相变点以下50～200℃范围内快速形变，应变速率在10s-1以上。2.按照权利要求1所述适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于对于碳-锰钢，变形前冷却速度在40K/s以上。3.按照权利要求1所述适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于对于微合金钢，变形前冷却速度在30K/s以上。4.按照权利要求1、2或3所述适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于应变速率在10s-1以上。5.按照权利要求1所述适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于所述的快速急冷采用水冷或压缩空气空冷。6.权利要求1所述适用于碳-锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺用于梯度超细晶板材的轧制。全文摘要一种适用于碳－锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于过程如下从奥氏体状态快速急冷至奥氏体向铁素体转变的平衡相变点以下50～200℃范围内快速形变，应变速率在10s文档编号C21D8/00GK1502708SQ0214488公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月21日 优先权日2002年11月21日专利技术者黄成江, 李殿中, 莫春立, 张玉妥, 兰勇军, 李依依 申请人:中国科学院金属研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于碳－锰钢及微合金钢的深过冷热轧制工艺，其特征在于过程如下：从奥氏体状态快速急冷至奥氏体向铁素体转变的平衡相变点以下５０～２００℃范围内快速形变，应变速率在１０ｓ↑［－１］以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄成江，李殿中，莫春立，张玉妥，兰勇军，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]