[发明专利]1800MPa级低合金结构用热轧线材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度钢及其制造方法，具体地说，本发明涉及1800MPa级低合金结 构用热轧线材及其制造方法。

背景技术

近年来，在桥梁、汽车和机械制造等工业飞速增长的同时，为实现节约资源和保 护环境的可持续发展，对高强度线材和条钢的需求日益增加。当前提高线材和条钢强 度的主要技术是合金化和提高碳含量。

合金化技术是目前提高钢材强度所普遍采用的方法。该方法通过添加Ni、Cr、Mo、 Si和Mn等合金元素以及Nb、V、Ti等微合金元素，利用合金化强化来提高钢的强度 和韧性，代表钢种主要有弹簧钢、螺栓钢等，例如60Si2CrVA、50CrV4、55SiCr6以及 54SiCrV6等。这类钢的强度一般可达到1500MPa，通过调质处理可达到1800MPa，并 且具有较好的韧性。然而，合金化强化技术的缺点是：添加大量合金化元素会提高材 料成本，同时使冶金工艺变得复杂。

提高碳含量也可以提高钢帘线的强度，代表钢种主要有82MnQL、87MnQL以及82 钢帘线等。这类钢中的碳含量都≥0.80％，其强度可达到1200MPa左右，最高可达到 1700MPa。但是，随着强度提高，钢的韧性降低，钢丝的氢脆敏感性增加，扭转性能下 降，冷拔后组织为片层珠光体。因此这类钢在使用过程中往往表现出韧性不足，这会 缩短钢的使用寿命，另外其强度的提高也受到限制，制约此类钢的推广应用。

要提高高强度钢的韧性，有冶炼和控轧控冷两种方法。

从冶炼入手，提高钢的洁净度和组织均匀度，降低碳含量，对难以除去的夹杂物 进行改性或无害化处理是实现高强度钢高韧化的前提和基础。

通过控制轧制、控制冷却(即TMCP)技术，使材料显微组织超细化，从而实现高 韧化、高强度的目的。显微组织超细化是目前唯一既提高强度又提高韧性的钢材强化 方式。对于珠光体和铁素体钢进行组织细化，可以获得较高的韧性，但是其强度提高 不大；马氏体钢具有较高的强度，但马氏体板条的组织细化比较困难，工艺也比较复 杂。因此，细化马氏体组织是提高马氏体钢韧性的一个难点。

经检索，发现日本专利文献(JP2003105485)，其公开的弹簧钢的化学成分为C： 0.4～0.9％，Si：0.5～3％，Mn：0.1～2％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，其余为铁和不 可避免的杂质；拉伸强度为1800～2400MPa。但该弹簧钢的显微组织为片层状马氏体 和铁素体混合组织，并且其碳含量较高，属于中高碳弹簧钢；该钢轧后采用20～ 200℃/s淬火快速冷却，随后进行200℃以下低温回火处理；该发明添加合金元素较多， 成本较高；该钢采用快速冷却和低温回火处理，塑性较差；另外，淬、回火处理使生 产工艺复杂。

为解决上述问题，本发明的发明人结合合金化强化和显微组织超细化机理，在中 低碳钢中添加Mn、Si和低含量Mo等元素，通过对轧制工艺的控制并简化，得到一种 以细针状马氏体组织为特征的1800MPa级低合金结构用热轧线材。

本发明的一个目的在于提供一种1800MPa级低合金结构用热轧线材。

本发明的另一个目的在于提供所述热轧线材的制造方法。

发明内容

本发明的第一个方面提供一种1800MPa级低合金结构用热轧线材，以重量百分比 计其化学成分包含：C：0.30～0.40％、Si：2.0～3.0％、Mn：2.5～4.0％、Mo：0.30～ 0.40％，余量为Fe和不可避免的杂质。

在一个优选实施方式中：在所述不可避免的杂质中，S≤0.010％，P≤0.020％，O、 N、H总量＜50mg/kg。

在另一个优选实施方式中：所述线材的显微组织为细针状马氏体，马氏体板条宽 度尺寸约为0.1～0.5μm。

本发明钢的合金元素含量少，既节省资源，又降低了生产成本。同时冶金工艺简 单，通过控轧控冷即可实现，不需要额外的调质热加工处理。

下面，对本发明的热轧线材的化学成分作用作详细叙述。

C：由于钢的强韧性主要取决于它的含碳量及其组织结构，为了保证钢具有相当 高的强度和良好的韧性，对钢中的含碳量有一定的限制，因此含碳量一般控制在 0.30～0.40％之间。