高强度超细晶粒多相钢及其制造方法技术

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]