專利名稱：600MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高塑性高強度低碳鋼板材及制造方法，特別是涉及一 種600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材及制方造法。
背景技術(shù)：
超細晶鋼具有極高的抗拉強度，近年來受到了廣泛關(guān)注。已有報道， 利用完全馬氏體組織冷軋后再結(jié)晶退火可以成功地制備超細晶低碳鋼(Scr. Mater" 2002, Vol.47, p.893)和納米晶低碳鋼(Mater. Sci. Eng. A, 2006, Vol.432，p.216)。但隨著晶粒尺寸減小到亞微米尺度，塑性(延伸率及均勻 延伸率)急劇降低(Mater. Sci. Eng. A, 2000, Vol.293, p. 165; Scr. Mater., 2002， Vol.47， p.893; Acta Mater" 2005, Vol.52, p.4881; Scr. Mater" 2005, Vol.52, p.1039)。這嚴重限制了它們的實際應(yīng)用。Zhao等用控制溫軋及后退火處理 獲得了亞微米晶低碳鋼，晶粒尺寸為0.7 0.8微米時的屈服強度接近900 MPa，均勻延伸率不到6% (Scr. Mater., 2007， Vol. 57, p.857)。 Okistu等用奧 氏體區(qū)熱軋空冷至兩相區(qū)水淬后91%壓下量重度冷軋及退火，獲得了亞微 米晶低碳鋼，晶粒尺寸約為0.85微米，屈服強度達到658 MPa，均勻延伸 率僅有4.1%，且屈強比高達0.98 (Scr. Mater., 2009, Vol.60, p.76)。此外， Azizi-Alizamini等(Scr. Mater., 2007, Vol.57, p. 1065)報道了用"完全奧氏 體化淬火+亞臨界淬火+ 50%冷軋+再結(jié)晶退火"的方法在低碳鋼中獲得了 雙峰晶粒尺寸分布鐵素體組織，獲得的均勻延伸率12%，但屈服強度僅500 MPa，抗拉強度550MPa，屈強比高達0.91。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳 鋼板材及制造方法，所述方法將屈服強度350 MPa級的14MnNb (Q345)
低碳鋼控軋、控冷、配合冷軋及后退火處理，獲得的低碳鋼板材的屈服強 度達到600MPa級，其金相組織為等軸的亞微米晶鐵素體和納米碳化物顆粒 組成。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
所述600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材的力學(xué)性能為
屈服強度為600 660 MPa，抗拉強度為720 780 MPa，總延伸率為17 21%，均勻延伸率為12 17%，屈強比為0.82 0.84;金相組織由等軸的亞 微米晶鐵素體和納米碳化物顆粒組成。
所述600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材的生產(chǎn)工藝步驟 如下熔煉商用350 MPa級的14MnNb (Q345)低碳鋼，澆鑄成鑄坯。將 鑄坯加熱到1180 1220 。C保溫8 10小時后開始進行多道次粗軋，粗軋終 軋溫度980 1020 。C，得到15 25毫米厚的板坯。然后在960 1000 。C 開始多道次精軋，精軋終軋溫度900 920 。C，得到4 8毫米厚的精軋板 坯，空冷到680 740。C，噴水冷卻到室溫。然后進行總壓下量為60 70% 的多道次冷軋，再加熱到550 570 。C保溫1 2小時后空冷至室溫，最后 獲得1 3毫米厚的600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材。
本發(fā)明的有益效果是該發(fā)明在不添加其它合金元素的條件下，將 350MPa級的商用低碳鋼14MnNb (Q345)的強度級別提高到一般用多元合 金化才能達到的600 MPa級，獲得了優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，節(jié)約了原材料 成本。其力學(xué)性能為屈服強度為600 660 MPa，抗拉強度為720 780 MPa，總延伸率為17 21%，均勻延伸率為12 17%,屈強比為0.82 0.84。 本發(fā)明的生產(chǎn)工藝容易在軋制生產(chǎn)線上實現(xiàn)，具有較高的生產(chǎn)效率，可經(jīng) 濟地生產(chǎn)具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能的低碳鋼板材。


圖1是實施例一 600 MPa級低碳鋼板材微觀組織的透射電子顯微鏡照
片；
圖2是實施例二 600 MPa級低碳鋼板材微觀組織的透射電子顯微鏡照
片；
圖3是實施例三600 MPa級低碳鋼板材微觀組織的透射電子顯微鏡照片。
具體實施方式
實施例1
4用25 kg真空感應(yīng)爐熔煉商用14MnNb低碳鋼，澆鑄直徑100毫米的圓 柱形鑄坯；將鑄坯加熱到1190。C保溫10小時后，進行粗軋開軋，粗軋終 軋溫度990 。C，六道次軋制成16毫米厚的板坯；然后在980 。C開始精軋， 精軋終軋溫度900 。C，經(jīng)四道次軋制到4毫米厚，空冷到680 。C，隨即噴 水冷卻到室溫；然后進行總壓下量70%的多道次冷軋，再加熱到550。C保 溫2小時后空冷至室溫，制得1毫米厚的600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵 素體低碳鋼板材。該鋼板屈服強度為663 MPa，抗拉強度為788 MPa，總延 伸率18.6%，均勻延伸率13.4%，屈強比0.84。其金相組織由等軸的亞微米 晶鐵素體和納米碳化物顆粒組成(見圖l)。
實施例2
用25 kg真空感應(yīng)爐熔煉商用14MnNb低碳鋼，澆鑄直徑100毫米的圓 柱形鑄坯；將鑄坯加熱到1210。C保溫8小時后，進行粗軋開軋，粗軋終軋 溫度1020 。C，六道次軋制成25毫米厚的板坯；然后在1000 。C開始精軋， 精軋終軋溫度920。C，經(jīng)四道次軋制到6毫米厚，空冷到740。C，隨即噴水 冷卻到室溫；然后進行總壓下量65%的多道次冷軋，再加熱到570。C保溫 1.5小時后空冷至室溫，制得2毫米厚的600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素 體低碳鋼板材。該鋼板屈服強度為611 MPa，抗拉強度為745 MPa，總延伸 率21.6%，均勻延伸率17.8%，屈強比0.82。
實施例3
用25 kg真空感應(yīng)爐熔煉商用14MnNb低碳鋼，澆鑄直徑100毫米的圓 柱形鑄坯；將鑄坯加熱到1200 。C保溫10小時后，進行粗軋開軋，粗軋終 軋溫度1000 。C，六道次軋制成20毫米厚的板坯；然后在960 。C開始精軋， 精軋終軋溫度900 。C，經(jīng)三道次軋制到8亳米厚，空冷到700 。C，隨即噴 水冷卻到室溫；然后進行總壓下量60%的多道次冷軋，再加熱到560 。C保 溫1.5小時后空冷至室溫，制得3.2毫米厚的600 MPa級高塑性亞微米晶粒 鐵素體低碳鋼板材。該鋼板屈服強度為619MPa，抗拉強度為755 MPa，總 延伸率20.2%，均勻延伸率16.4%，屈強比0.82。
權(quán)利要求
1.一種600MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材的制造方法，其特征是所述方法的步驟如下(1)熔煉商用350MPa級的14MnNb低碳鋼，澆鑄成鑄坯；(2)將鑄坯加熱到1180～1220℃保溫8～10小時后開始進行多道次粗軋，粗軋終軋溫度980～1020℃，得到15～25毫米厚的板坯；(3)然后在960～1000℃開始多道次精軋，精軋終軋溫度900～920℃，得到4～8毫米厚的精軋板坯，空冷到680～740℃，噴水冷卻到室溫；(4)然后進行總壓下量為60～70％的多道次冷軋，再加熱到550～570℃保溫1～2小時后空冷至室溫，最后獲得1～3毫米厚600MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材。
2. —種制造權(quán)利要求1所述的600 MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳 鋼板材，其特征是所述低碳鋼板材的屈服強度為600 660MPa，抗拉強 度為720 780MPa，總延伸率為17 21%，均勻延伸率為12 17%，屈強 比為0.82 0.84;金相組織由等軸的亞微米晶鐵素體和納米碳化物顆粒組 成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種600MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材及制造方法。所述板材的屈服強度為600～660MPa，抗拉強度為720～780MPa，總延伸率為17～21％，均勻延伸率為12～17％，屈強比為0.82～0.84。所述方法是將350MPa級的14MnNb(Q345)低碳鋼，澆鑄成鑄坯；將鑄坯加熱到1180～1220℃保溫8～10小時，進行控軋空冷，粗軋終軋溫度980～1020℃，精軋終軋溫度900～920℃，精軋后空冷到680～740℃，噴水冷卻到室溫；然后進行多道次冷軋，總壓下量為60～70％；軋后加熱到550～570℃保溫1～2小時空冷至室溫，獲得1～3毫米厚的600MPa級高塑性亞微米晶粒鐵素體低碳鋼板材。本發(fā)明在不添加合金元素的條件下，大幅度提高14MnNb低碳鋼的力學(xué)性能，其生產(chǎn)工藝容易在軋制生產(chǎn)線上實現(xiàn)，可以替代同強度級別的低合金高強度鋼，本發(fā)明可經(jīng)濟地生產(chǎn)具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能的低碳鋼板材。
文檔編號C21D8/02GK101514389SQ20091007408
公開日2009年8月26日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者張福成, 真 李, 王天生 申請人:燕山大學(xué)