一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，具体步骤如下：(1)冶炼成分合格的钢水；(2)钢水流入双辊薄带连铸机铸造出厚度为3.0

【技术实现步骤摘要】
一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，尤其涉及一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法。

技术介绍

[0002]马氏体时效钢是由马氏体相变强化和时效强化两种强化效应叠加的高强度钢。由于具有极高的强韧性和优良的加工焊接性能，现已广泛应用于航空、航天、机械制造等重要领域。但高昂的合金元素成本限制了马氏体时效钢的使用范围。为了降低成本，无钴马氏体时效钢应运而生。当前，马氏体时效钢的主流生产方法为双真空冶炼，即真空感应熔炼和真空电弧重熔精炼。但是，这种生产方法仍局限在传统模铸的范畴，存在工艺流程复杂、能耗高、生产周期长等缺点。
[0003]双辊薄带连铸过程中，钢水直接在水冷铜质结晶辊上被浇铸成厚度为1
‑
5mm薄钢带。由于省去了传统工艺的反复加热和热轧工序，双辊薄带连铸生产线得以大大缩短。因此，世界各大钢铁公司，如日本新日铁、美国NUCOR、韩国POSCO、国内的宝钢集团和敬业集团，竞相发展双辊薄带连铸技术，进行了工业化试生产实践，取得了重要进展。但目前仅用于碳钢、不锈钢、硅钢薄带的生产。
[0004]申请号为202110321095.7的专利技术专利公开了一种通过激光选区熔化的增材制造技术生产马氏体时效钢的金属材料成型技术，该技术可以直接将球形粉末打印成金属了零部件。但是该方法存在工艺复杂、产量低、成本高等问题，不适合大规模生产。
[0005]申请号为201610066981.9的专利技术专利公开了一种铝增强马氏体时效钢及其制备方法，该方法主要包括熔炼、铸造、锻压、固溶、冷轧、再结晶、时效处理等工序，得到高密度B2
‑
NiAl金属间化合物、微量碳化物及纳米团簇共同强化的马氏体时效钢，具有很强的创新性。但其核心元素Al含量较高，熔炼、铸造时容易被氧化，成形性较差，无法实现薄带连铸。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术首次尝试了无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造，利用薄带连铸偏析小、晶粒细小的优势，配合适当的成分以及快速冷却、冷轧和退火，获得细晶马氏体基体和高密度第二相强化的马氏体时效钢，同时提升薄带产品的强度和塑性。该方法能够从钢水直接获得最终马氏体钢薄带产品，具有流程显著缩短、生产效率高、炼钢成本低、能耗低和环境友好等优势。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术公布了一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，包括如下步骤：
[0008](1)钢水冶炼：冶炼得到钢水，其化学组成的质量百分数为：Ni：14
‑
18％，Mo：3
‑
4.5％，Ti：0.5
‑
1.5％，C：≤0.010％，S：≤0.006％，P：≤0.020％，N：≤0.007％，余量为Fe及不可避免杂质；
[0009](2)薄带铸造：钢水通过双辊薄带连铸机铸造出厚度为3.0
‑
5.0mm的铸态薄带；
[0010](3)二次冷却：铸态薄带快速冷却到室温，当薄带的温度在700℃以上时冷却速率高于150℃/s、优选为200
‑
350℃/s，700℃到室温区间冷却速率高于10℃/s且小于薄带在700℃以上的冷却速度、优选为20
‑
50℃/s；二次冷却过程中，前面的采用大于等于150℃/s的冷却速度，其目的在于防止元素的偏析和晶粒的长大；后面采用大于等于10℃/s的冷却速度，其目的在于防止低温段第二相时效析出。
[0011](4)室温冷轧：对步骤(3)中制得的薄带进行室温冷轧，冷轧温度不高于100℃，冷轧压下率40％
‑
65％，应变速率0.1
‑
0.5s
‑1；
[0012](5)退火处理：对步骤(4)中制得的薄带进行退火处理，退火温度为520
‑
550℃，退火时间1
‑
1.5h；
[0013](6)薄带卷取：将步骤(5)获得的薄带冷却到室温后进行在线卷取，获得成品薄带钢卷。
[0014]作为优选方案，本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所述钢水的化学组成以质量百分数计为：Ni：15％，Mo：3％，Ti：0.8％，C：≤0.010％，S：≤0.006％，P：≤0.020％，N：≤0.007％，余量为Fe及不可避免杂质。
[0015]作为优选方案，本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所述步骤1)中，冶炼的方式为电炉或者转炉炼钢法，钢水经过精炼，包括真空除气精炼和钢包精炼。
[0016]作为优选方案，本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所述步骤2)中，钢水的过热度为80
‑
120℃。
[0017]作为优选方案，本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所述步骤2)中，铸态薄带的厚度为3.5
‑
4.5mm。
[0018]作为优选方案，本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所述步骤3)中，铸态薄带冷却方式为喷水冷却至700℃，喷气冷却至室温。
[0019]作为优选方案，本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所述步骤4)中，冷轧温度不高于50℃。
[0020]作为优选方案，本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所述步骤6)中，卷取温度为50
‑
100℃。
[0021]本专利技术一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，所得成品薄带的厚度可为1
‑
3mm。
[0022]本专利技术所得成品薄带的屈服强度为1840
‑
1890MPa、抗拉强度为为1920
‑
1980MPa；延伸率为8
‑
10％。
[0023]本专利技术首次尝试了在无Co的情况下，利用薄带连铸来制备优质的无钴马氏体时效钢冷轧薄带。本专利技术所得成品薄带的屈服强度1840
‑
1890MPa、抗拉强度为1920
‑
1980MPa；延伸率为8
‑
10％。
[0024]本专利技术所得成品薄带的平均晶粒度为7
‑
9μm。
[0025]本专利技术采取超低碳路线，将碳含量限制在0.01％以下。C是非常强的固溶强化元素，也可与金属元素结合形成碳化物以提高强度。但同时会严重影响材料的塑韧性，消耗Ti、V、Nb等碳化物形成元素。通过实验优化，最后将本专利技术方案中C的含量控制在0.010wt％以下。
[0026]本专利技术针对薄带连铸冷速快、尺寸薄、偏析小的特点，适当降低Ni含量即将Ni含量
控制在14
‑
18％；这样既可以节省成本，同时配合制备工艺又能实现产品的综合性能得到提升。
[0027]本专利技术采用3
‑
4.5％的Mo其原因在于：Mo对提高马氏体时效钢的强度、韧性和耐蚀性都有利。时效初期析出Ni3Mo、Fe2Mo，在强化的同时保持钢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)钢水冶炼：冶炼得到钢水，其化学组成的质量百分数为：Ni：14
‑
18％，Mo：3
‑
4.5％，Ti：0.5
‑
1.5％，C：≤0.010％，S：≤0.006％，P：≤0.020％，N：≤0.007％，余量为Fe及不可避免杂质；(2)薄带连铸：钢水通过双辊薄带连铸机铸造出厚度为3.0
‑
5.0mm的铸态薄带；(3)二次冷却：铸态薄带快速冷却到室温，当薄带的温度在700℃以上时冷却速率高于150℃/s、优选为200
‑
350℃/s，700℃到室温区间冷却速率高于10℃/s且小于薄带在700℃以上的冷却速度、优选为20
‑
50℃/s；(4)室温冷轧：对步骤(3)中制得的薄带进行室温冷轧，冷轧温度不高于100℃，冷轧压下率40％
‑
65％，应变速率0.1
‑
0.5s
‑1；(5)退火处理：对步骤(4)中制得的薄带进行退火处理，退火温度为520
‑
550℃，退火时间为1
‑
1.5h；(6)薄带卷取：将步骤(5)获得的薄带冷却至室温
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100℃进行在线卷取，获得成品薄带钢卷。2.根据权利要求1所述的一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法，其特征在于：所述钢水的化学组成以质量百分数计为：Ni：15％，Mo：3％，Ti：0.8％，C：≤0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万林，毛松，王慧惠，吕培生，王兰坤，黄道远，周乐君，周游，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：