專利名稱：一種適用于碳－錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于鋼鐵類材料的熱塑性成形技術，特別提供了一種適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，它可以在獲得期望的形狀的同時優化材料的顯微組織，使產品在具有良好的強度、韌性的同時保持良好的塑性和較低的屈強比，可用于制造汽車大梁鋼板、集裝箱板、船板等。
背景技術：
現有的熱軋碳-錳鋼和微合金鋼的熱軋均在奧氏體溫區進行，無論總變形量多大，熱軋后平均晶粒直徑一般在10-30微米之間，最細也不能小于5微米。由于軋機能力的提高，最近出現進一步降低軋制溫度的趨勢。但是，當軋制溫度低于奧氏體平衡轉變溫度后，容易出現混晶(晶粒大小不均勻)和晶粒拉長等缺陷。
發明的技術內容本發明的目的在于提供一種適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，該工藝可以使碳-錳鋼及微合金鋼軋后的晶粒平均直徑遠小于5微米，而且不出現混晶和拉長晶粒等缺陷，從而大幅度提高鋼材的強度和韌性。
本發明提供了一種適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，其特征在于過程如下首先在奧氏體區加熱進行奧氏體化，再快速急冷至奧氏體向鐵素體轉變的平衡相變點以下50～200℃范圍內快速形變，應變速率在5s-1以上，最好在10s-1以上。
本發明適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，對于碳-錳鋼，冷卻速度在40K/s以上；對于微合金鋼，冷卻速度在30K/s以上；所述的快速急冷采用水冷或壓縮空氣空冷。
本發明深過冷軋制工藝，是利用軋前強制冷卻的方法將奧氏體急冷至深過冷狀態形成亞穩態奧氏體，并在亞穩態奧氏體狀態下軋制，從而可以僅用較小的應變在普通碳鋼中獲得2微米以下的細晶粒。由于該工藝本身的特點，通過適當控制軋前的冷卻速度和冷卻時間，可以獲得晶粒度連續分布的梯度細晶板材，從而獲得良好的性能組合。當鋼材晶粒細化到1微米左右時，因屈強比過高而難有實用價值。而梯度超細晶板材由于心部晶粒較大，巧妙克服了超細晶鋼屈強比過高的致命弱點。深過冷軋制思想適用性于碳-錳鋼及微合金鋼的軋制，隨著軋制設備的進步和對鋼材性能要求的提高，深過冷軋制有可能成為新的軋制原則。
圖1為普通熱軋制工藝圖；圖2為深過冷熱軋制工藝圖；圖3為實施例1鋼材經常規工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度850℃；圖4為實施例1鋼材經深過冷工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度850℃；圖5為實施例1鋼材經常規工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度800℃；圖6為實施例1鋼材經深過冷工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度800℃；圖7為實施例1鋼材經常規工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度750℃；圖8為實施例1鋼材經深過冷工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度750℃；圖9為實施例1鋼材經常規工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度700℃；圖10為實施例1鋼材經深過冷工藝熱軋制后組織結構(放大500倍)，變形溫度700℃。
具體實施例方式以深過冷熱軋鋼板為例，要點如下1)軋前快冷。末道次或倒數第二道次精軋前大水量高壓水強制冷卻，保證末道次或倒數第二道次軋制前不發生奧氏體分解；2)高應變率。最后兩道次軋制的平均應變率應保持在20s-1以上，而且越高越好，目的是抑制奧氏體在變形階段的分解。3)低變形溫度。在保證變形期間不發生相變的前提下，末道次或倒數第二道次軋制溫度越低越好。
實施例10.05mass％C-0.8mass％Mn鋼，在950℃奧氏體化，深過冷熱變形工藝如圖2所示，變形前利用壓縮空氣，冷速為90℃/s，而后立刻變形，壓下量60％，變形溫度分別為850℃、800℃、750℃、700℃。作為對比的普通小、無過冷熱變形工藝如圖1所示，二者的主要差別在于深過冷工藝強調變形前快速冷卻，而普通工藝對變形前的冷速無特殊要求。軋制后組織結構見圖3～10，在變形溫度較高時二者改善顯微組織的作用差別不明顯，但在變形溫度較低時深過冷變形工藝改善顯微組織的作用明顯優于常規工藝。
實施例2利用珠江鋼廠現有的CSP生產線，進行了系列深過冷軋制工藝生產實驗，共試軋了約100噸6mm0中板，成分為0.17mass％C-1.1mass％Mn，1150℃開軋，倒數第二道次前噴水量1149L/min，倒數第二道次壓下量30％，該道次軋制溫度降至800℃，帶鋼入該軋機前速度為6m/s，軋后未出現晶粒拉長現象。測試表明，強度等性能超過了重慶鋼廠改性后(添加了鈮、釩等合金元素)的16Mn中板，而且無芯棒180度冷彎全部合格，屈強比在0.8左右。更有意義的是，該工藝消除長期困擾珠鋼的冷彎開裂的現象。顯微分析表明，深過冷熱軋工藝生產的鋼板消除了熱軋鋼產品中常見的表層晶粒粗大現象，表層形成了一薄層直徑約2微米的超細晶粒。由于設備冷卻水量的限制，獲得的超細晶層較薄。只需對精軋機組間的水冷設備及末架軋機略作改造，就可增加細晶層厚度，綜合性能將有更大幅度提高。
權利要求
1.一種適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，其特征在于過程如下從奧氏體狀態快速急冷至奧氏體向鐵素體轉變的平衡相變點以下50～200℃范圍內快速形變，應變速率在10s-1以上。
2.按照權利要求1所述適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，其特征在于對于碳-錳鋼，變形前冷卻速度在40K/s以上。
3.按照權利要求1所述適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，其特征在于對于微合金鋼，變形前冷卻速度在30K/s以上。
4.按照權利要求1、2或3所述適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，其特征在于應變速率在10s-1以上。
5.按照權利要求1所述適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，其特征在于所述的快速急冷采用水冷或壓縮空氣空冷。
6.權利要求1所述適用于碳-錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝用于梯度超細晶板材的軋制。
全文摘要
一種適用于碳－錳鋼及微合金鋼的深過冷熱軋制工藝，其特征在于過程如下從奧氏體狀態快速急冷至奧氏體向鐵素體轉變的平衡相變點以下50～200℃范圍內快速形變，應變速率在10s
文檔編號C21D8/00GK1502708SQ0214488
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月21日 優先權日2002年11月21日
發明者黃成江, 李殿中, 莫春立, 張玉妥, 蘭勇軍, 李依依 申請人:中國科學院金屬研究所