[发明专利]一种超高强钢板的生产方法无效
申请号: | 201210429943.7 | 申请日: | 2012-11-01 |
公开(公告)号: | CN102912231A | 公开(公告)日: | 2013-02-06 |
发明(设计)人: | 杨云清;曹志强;陈卫金;杨俊;雷辉;张青学;刘吉文;罗登 | 申请(专利权)人: | 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 |
主分类号: | C22C38/14 | 分类号: | C22C38/14;C21D8/02 |
代理公司: | 长沙新裕知识产权代理有限公司 43210 | 代理人: | 李由 |
地址: | 411101*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 高强 钢板 生产 方法 | ||
技术领域
本发明属于炼钢技术,是一种超高强钢板的生产方法。
技术背景
超高强度钢是指其抗拉强度在1000MPa 以上,接近或超过2000MPa,总伸长率> 10 %,且价格较廉的结构钢。传统的淬火-回火工艺不能满足高强度钢兼具一定韧性和廉价的要求。目前,一般高强钢基本上都是通过添加合金元素来使钢种性能达标,这样得到的高强钢成本较高,不利于节能降耗。为了降低生产成本,增加经济效益,必须不断对新工艺、新技术进行试验研究。
珠光体(非形变态) 和贝氏体组织较难使钢的抗拉强度高达2000MPa,马氏体组织当可胜任。为兼具一定韧性, 应使钢的组织呈位错条状马氏体组织。半世纪以前已认识到淬火钢中的残余奥氏体能改善钢的塑性和韧性,如条状马氏体被几纳米厚的残余奥氏体所包围,增加了韧性;利用奥氏体的热稳定化现象,提出工具钢无变形淬火和高速钢工件无变形回火热处理工艺。实验证明,氢脆裂纹受阻于fcc 奥氏体,经300 ℃回火含1.3 % Si 的300M 钢(残余奥氏体约3 %) 对比4340 钢(残奥< 2 %),同样析出ε碳化物,但应力腐蚀速率慢一个数量级。徐祖耀曾初步阐述低碳钢中残余奥氏体的重要作用。利用Thomas 等电镜实验结果, 徐祖耀计算证明:低碳钢淬火时碳由马氏体扩散至残余奥氏体。Speer 等提出钢的Q+P 热处理工艺,即淬火(Q) 至Ms~Mf间后,经一定温度保温,使碳自马氏体分配(partition) 至奥氏体,使一定量的奥氏体稳定至室温以保证韧性。为阻碍Fe3C 的析出, 他们所设计的Q+P 钢中含有1%~2 %Si 。徐祖耀在Speer等 Q+P 工艺基础上,引入沉淀硬化机制,初步提出Q+P+T工艺,即在钢中添加碳化合物形成元素,淬火后经碳分配外,并使马氏体内析出弥散复杂碳化物,获得较高强度及韧性配合。
研究表明,残余奥氏体能有效提高材料的塑性和韧性,为在淬火钢内得到一定量的稳定残留奥氏体,提出热处理时采用淬火(Quenching)-碳分配(Partitioning)-回火(Tempering)工艺,简称Q-P-T工艺,即钢板淬火到一定温度后保温一定时间,碳自马氏体分配至残留奥氏体,然后在一定温度回火合适的时间后,使其析出复杂碳化物,以增加强化作用。对0.2%C-Mn-Ti-B进行了类似Q-P-T工艺的热模拟试验,并对热模拟后的试样进行了组织观察,得到的组织基本上是板条马氏体组织及一定量的残余奥氏体。
采用Q-P-T工艺对0.2%C-Mn-Ti-B进行了试验研究,然后在各母板上切取两个拉伸试样、两组冲击试样、一个金相试样和一个硬度试样,得到的性能如表1。从表中可看出,不仅强度比原来有所提高,而且冲击、延伸率、硬度等比试验前都有所提高。
表1 采用Q-P-T工艺对0.2%C-Mn-Ti-B进行试验的性能检测结果
通过上述试验研究可知,采用Q-P-T工艺确实可以改善高强钢的性能,而且还可减少合金元素添加量。因此,可通过Q-P-T工艺在0.15%左右的碳含量高强钢的试制,优化在少加合金元素的基础上来达到1100MPa级以上的超高强钢化学成分,以降低高强钢的生产成本,同时提高高强钢的塑性和韧性。
中国专利申请200610018011.8“易焊接调质高强度钢板及其生产方法”,中国专利申请200710193023.9“一种高强度钢板及其制备方法”,中国专利申请200710193027.7“高强度钢板及其制备方法”,分别为80kg、100kg、110kg级高强钢板生产技术,采用离线淬火+回火工艺(Q+T),钢板最终组织为回火马氏体。以上专利中钢板成分添加了高含量的Mo、Ni、V、Ti、Nb等贵重合金,以保证钢板性能及工艺的适应性,生产成本高。
所以,现有技术中高强钢板生产存在的问题是:高强钢板成分中添加了高含量的Mo、Ni、V、Ti、Nb等贵重合金,以保证钢板性能及工艺的适应性,钢板生产成本高;高强钢板强度达1000MPa时,钢板塑性及韧性差,其延伸率小于10%;目前(Q+T)及TMCP生产工艺已不能生产1100MPa以上高强度钢板满足制造行业的需求;1200Mpa以上超高强度宽厚板目前没有批量生产的成熟工艺及生产方法。
发明内容
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