高强度超细晶粒多相钢及其制造方法技术

技术编号:1791478 阅读:158 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种高强度超细晶粒多相钢及其制造方法,利用变形诱导铁素体相变(DIFT)现象,采用低成本C-Mn钢成分,通过控制热轧过程DIFT工艺及轧后连续冷却工艺技术,获得超细晶粒多相钢组织。其组成(重量百分比)为:C0.03~0.15、Mn1.00~2.00、Si0.10~1.50、S≤0.020、P≤0.030、Nb0.020~0.080、N≤0.020、O≤0.020、余铁。本发明专利技术的制造方法,包括如下步骤,a.冶炼、铸造,按上述成分冶炼、铸造;b.加热,加热温度1150℃~1250℃;c.粗轧,开轧温度大于1100℃,终轧温度大于920℃;d.精轧,精轧温度790~920℃,精轧道次累积变形量大于60%;e.冷却、卷取,冷却速度为0.5~30℃/s,冷却至≤600℃,卷取。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超细晶粒多相钢及其制造方法。
技术介绍
20世纪80年代初,国外一些研究人员发现了低碳钢轧制时辊缝中(rollgap)发生的γ→α(奥氏体向铁素体)相变现象。不同的研究人员有的将此现象称为应变诱导铁素体相变,有的称为应变诱导相变和应变诱导动态相变。尽管上述名称各异,研究方法也不尽相同,但其实质相同首先,强调相变发生于变形过程中,而不是变形之后的冷却过程中;其次,强调了可以形成超细铁素体晶粒。事实上,上述现象中同时包括形变和(γ→α)相变。在形变过程中,由于高应变速率的连续变形而产生的应变储存能,转变为γ→α相变的驱动力。该过程有两个重要的作用一是过冷作用。对过冷的奥氏体,具有更大的γ→α相变驱动力,对α相则具有更高的形核速率;另一个是变形作用(应变,应变速率,连续变形时轧制道次间的冷却速率)。这两个作用都影响应变储存能。由于该现象能获得超细晶粒,因此国外一些研究人员对此进行了大量的研究,并在实验室寻找到了获得超细晶粒的工艺方法。国内的董瀚、孙新军等人于2003年10月所著的综述文章中,首次将此现象称为变形诱导铁素体相变(Deformation Induced FerriteTransformation简称DIFT)。目前,国内外利用该现象来获得多相钢的相关工艺研究主要处于试验阶段。由于成分设计思想不同,因此实现DIFT工艺也有差异,从而形成了各种热轧DIFT工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种,利用变形诱导铁素体相变(DIFT)现象,采用低成本C-Mn钢成分,通过控制热轧过程DIFT工艺及轧后连续冷却工艺技术,获得超细晶粒多相钢组织。本专利技术利用变形诱导铁素体相变现象,在低成本C-Mn钢成分基础上加入适量Nb,实现DIFT工艺。由于普通C-Mn钢适合DIFT实现的Tnr~Ar3温度区间仅30℃左右,难以实现DIFT工艺轧制,因此通过提高Mn含量,加入适量的Nb,使DX08钢的Tnr~Ar3温度区间提高到了100℃以上,保证了DIFT工艺轧制的顺利实现。同时通过适合C含量控制,有利于DIFT顺利实现。本专利技术的高强度超细晶粒多相钢,其组成(重量百分比)为C 0.03~0.15Mn 1.00~2.00Si 0.10~1.50S ≤0.020P ≤0.030Nb 0.020~0.080N ≤0.020O ≤0.020余铁。进一步,本专利技术的组成优选为(重量百分比)C 0.08~0.10Mn 1.45~1.55Si 0.25~1.30S ≤0.006P ≤0.016Nb 0.030~0.035N ≤0.010O ≤0.010余铁。本专利技术的高强度超细晶粒多相钢的制造方法,包括如下步骤,a.冶炼、铸造,按上述成分冶炼、铸造; b.加热,加热温度1150℃~1250℃;c.粗轧,开轧温度大于1100℃,终轧温度大于920℃;d.精轧,精轧温度790~920℃,精轧道次累积变形量大于60%;e.冷却、卷取,冷却速度为0.5~30℃/s,冷却至≤600℃,卷取。其中,步骤b加热温度优选为1180℃~1200℃。步骤c粗轧开轧温度优选1120~1160℃,终轧温度优选920℃~960℃;精轧开轧温度优选≤900℃。步骤e冷却速度优选为10~20℃/s。步骤d精轧优选为前四道次累积变形量大于60%。步骤e冷却优选至≤400℃。(1)锰含量不宜过高。锰含量过高,会造成DIFT速度下降,对应变量、温度要求苛刻。一般锰含量在1.0~2.0%,一定的Mn含量降低了奥氏体向铁素体的相变温度,细化了晶粒,拓宽了Tnr~Ar3的温度区间,Mn含量的提高降低了Ar3。(2)碳含量与锰含量之间的合理配合。Mn含量的下降会对DIFT动力学造成影响,当Mn含量较高时,碳含量应低一些。但要避免在超低碳范围,因为当碳相当低时,铁素体晶粒长大速度大大加快了。(3)可以加入适量的Nb。Nb可以抑制晶粒长大,可提高Tnr,从而拓宽Tnr~Ar3温度区间。Nb在DIFT之前析出,有利于DIFT的进行。(4)已证明在Tnr~Ar3温度区间进行热变形时,当达到一定的变形程度和变形速率时,将产生变形诱导铁素体相变现象(DIFT),使铁素体晶粒大大细化,可以获得超细铁素体晶粒。(5)通过Mn含量的提高降低了Ar3,加入适量的Nb提高Tnr,拓宽Tnr~Ar3温度区间,从而为Tnr~Ar3温度区间热轧创造了条件。工艺过程冶炼工艺普通C-Mn钢的冶炼工艺。加热工艺普通C-Mn钢加热工艺基础上进行调整,加热温度1150~1250℃,优选1180℃~1200℃,出炉温度1170℃~1240℃,优选1170℃~1190℃。较普通C-Mn钢的加热工艺比较,加热与出炉温度降低了50℃以上,可明显降低燃耗与加热时间,大大降低加热工序的生产成本。粗轧工艺开轧温度大于1100℃,优选1120~1160℃,终轧温度大于920℃,优选920℃~960℃,进入热卷箱温度大于900℃,优选900℃~930℃,中间坯头尾温差小于30℃;对于200mm厚的坯料,轧制5或7道,轧成20~40mm厚的中间坯。粗轧工艺的关键在于为精轧输送F1入口温度≤900℃温度要求的中间坯,以满足精轧实现DIFT的必须的温度要求。精轧工艺精轧温度区790~920℃,优选F1入口温度≤900℃;出口温度≥810℃;精轧道次累积变形量大于60%,优选前四道次累积变形量大于60%;精轧温度控制在790~920℃与精轧道次累积变形量大于60%是实现DIFT工艺的必须条件。输出辊道采用连续冷却至目标温度卷取,这种冷却工艺保证了整个带钢长度方向的组织性能的一致性。冷却工艺冷却速度为0.5~30℃/s,优选冷却速度为10~20℃/s。本专利技术与原有技术相比具有以下特点1.热轧精轧在Ar3温度以上轧制,但能实现DIFT获得超细晶,是目前已知最简练的一种获得超细晶方法;2.精轧后采用连续冷却获得多相组织,并使钢板长度方向组织性能均匀一致;3.利用低成本C-Mn钢成分设计,除精轧外,冶炼、加热、粗轧等工艺如普通C-Mn钢,实现工艺过程简捷;4.低成本钢种设计和与现行热连轧生产工艺相近的简捷工艺过程,就能获得超高等级组织性能钢板,具有诱人的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例DX08-3超细晶粒铁素体和弥散分布的马氏体组成扫描电镜照片;图2为本专利技术实施例DX08-3超细晶粒铁素体和弥散分布的马氏体组成透射电镜照片;图3为本专利技术的工艺流程示意图;图4为本专利技术实施例DX08-3的CCT连续冷却相图;图5a~d为本专利技术DX08-1在840℃、应变速率ε=30l/s,,压下率分别为40%、45%、55%、60%时的DIFT过程中组织变化。具体实施例方式实施例钢种DX08-1~3热轧工艺要点1、开轧温度1140℃左右;2、第3~5道次控制在900~810℃温度内完成;3、第3道次开轧温度控制在900℃;4、第5道次尽可能控制在810℃;压下分配如表1H=40mm表1 5、以15~25℃/s速度冷却至350~400℃,炉冷2小时,空冷。实际控制参数如表2加热温度1200℃,出炉温度1170℃。表2 参见图1、2,图1为本专利技术实施例DX08-3超细晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
高强度超细晶粒多相钢,其组成(重量百分比)为:C0.03~0.15Mn1.00~2.00Si0.10~1.50S≤0.020P≤0.030Nb0.020~0.080 N≤0.020O≤0.020余铁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:王伟明俞敏
申请(专利权)人:宝钢集团上海第一钢铁有限公司
类型:发明
国别省市:31[中国|上海]

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