專利名稱：一種高強度高韌性熱軋耐磨鋼及其制造方法
技術領域：
本發明屬于耐磨鋼領域，涉及一種高強度高韌性熱軋耐磨鋼及其制造方法，其顯微組織為板條馬氏體和殘余奧氏體，其中殘余奧氏體的體積百分含量別為5.0-15.0% ；其-20°C沖擊功為38-48J，屈服強度為1150-1400MPa，抗拉強度為> 1500MPa，延伸率為12-12.5%。
背景技術：
淬火-配分鋼即Q&P鋼是近年來先進高強鋼領域的研究熱點。Q&P鋼的主要工藝為:將鋼加熱到完全奧氏體區，保溫一段時間后，迅速淬火到Ms和Mf (Ms和Mf分別表示馬氏體轉變開始溫度和結束溫度)之間的某一溫度，以獲得具有一定量殘余奧氏體的馬氏體+殘余奧氏體組織，隨后在淬火停冷溫度或略高于停冷溫度下保溫一定時間使碳原子從過飽和的馬氏體中向殘余奧氏體中擴散富集，從而穩定殘余奧氏體，然后再次淬火至室溫。馬氏體和殘余奧氏體的相對含量通常決定了鋼的最終性能，且可以通過控制淬火停冷溫度加以調整。通過這種工藝處理之后的鋼通常具有很高的強度和較好的塑性，即具有很高的強塑積。其抗拉強度可達2000MPa以上，而延伸率彡10%。Q&P鋼在室溫時的典型組織為板條馬氏體和薄膜狀殘余奧氏體。Q&P鋼力學性能主要是由板條馬氏體和薄膜狀殘余奧氏體的板條寬度以及殘余奧氏體的體積百分數決定。Q&P鋼的概念一經提出，世界上許多研究小組都對這一類新鋼種從理論和試驗方面進行了深入研究。然而，通過對已有研究成果進行總結后不難發現，試驗過程中的工藝路線基本都是采用熱處理的方法或兩步法，即鋼經過奧氏體化之后，先進行淬火然后再將鋼重新加熱至略高于淬火停冷溫度下保溫一段時間后，最后再淬火至室溫。
這一工藝路線對冷軋或熱鍍鋅產品的生產來說比較合適。對于熱連軋過程而言，由于在層流冷卻和卷取之間沒有快速再加熱過程或者卷取之后對整卷進行再加熱的能力，因此，在熱連軋產線上按照兩步法生產Q&P鋼是無法實現的，只能采用層流冷卻淬火至一定溫度然后進行卷取的一步法工藝路線。現有熱軋Q&P鋼如中國專利CN102226248A公開了一種碳硅錳熱軋Q&P鋼，但合金成分設計上沒有采用微Ti控制奧氏體晶粒尺寸，而且鋼板的抗拉強度的最高強度也不超過1400MPa，其化學合金成分如表I所示，不含有Al、N、T1、Ni等合金成分。中國專利CN101775470A介紹了一種復相Q&P鋼的生產工藝，實際上是一種兩步法生產Q&P鋼的工藝；中國專利CN101487096A介紹了一種用兩步熱處理法生產C-Mn-Al系Q&P鋼，其主要特點是延伸率很高，主要用于汽車領域，其化學合金成分如表I所示，不含有N、T1、Ni等合金成分。前已提及，Q&P鋼的典型組織為板條馬氏體+殘余奧氏體。在拉伸或變形過程中板條馬氏體和殘余奧氏體發生的TRIP效應貢獻了高的抗拉強度，同時殘余奧氏體在拉伸或變形過程中發生相變誘導塑性(TRIP)效應貢獻了較高的延伸率，因此，Q&P的強塑積大，可高達30000MPa.%以上。
然而，Q&P鋼的一個最重要的缺點是沖擊韌性低，這主要是由于在沖擊過程中，殘余奧氏體迅速發生TRIP效應導致鋼的強度急劇增加，同時Q&P鋼的加工硬化率高，再加上組織中通常含量少量的塊狀殘余奧氏體，這些都導致Q&P的沖擊韌性很低。在實際使用過程中，用戶不僅需要高的耐磨性，同時也要求具有良好的低溫沖擊韌性，因此，開發具有良好低溫沖擊韌性的熱軋高強度高韌性Q&P鋼是目前急需解決的問題。表I單位:重量百分比
權利要求
1.一種高強度高韌性熱軋耐磨鋼，其化學成分的重量百分比為:c:0.20-0.50%, Si:0.8-2.0%, Mn:1.5-3.0%, P^0.015%, S ^ 0.005%, Al:0.02-0.08%, N ^ 0.006%,O( 30ppm，T1:0.005% -0.015%,N1:0.5% -2.0%，且滿足Mn 和 Ni 之和為 3.2 3.6%，其余為Fe和不可避免的雜質；其顯微組織為板條馬氏體和殘余奧氏體，其中殘余奧氏體的體積百分含量為5.0-15.0%;其-20°C沖擊功為38-48J，屈服強度為1150_1400MPa，抗拉強度為> 1500MPa，延伸率為12-12.5%0
2.如權利要求1所述的高強度高韌性熱軋耐磨鋼，其特征在于，S1:1.2-1.8% ；A1:0.03-0.06%，以重量百分比計。
3.如權利要求1或2所述的高強度高韌性熱軋耐磨鋼的制造方法，包括如下步驟: 按照上述化學成分的配比經轉爐或電爐冶煉、真空爐二次精煉、鑄造獲得鑄坯或鑄錠、鑄坯或鑄錠再加熱、熱軋、快速淬火、卷取后空冷至室溫，獲得所述高強度高韌性熱軋耐磨鋼；其中， 在鑄坯或鑄錠再加熱步驟中，加熱 溫度為1100-1200°C，保溫時間為1-2小時； 在熱軋步驟中，開軋溫度為1000-1100°C，在950°C以上多道次大壓下且累計變形量彡50%，中間坯待溫度降至900-950°C進行最后3-5個道次的軋制，且累計變形量為75-95%，終軋溫度為 850-900°C ； 在快速淬火步驟中，開始冷卻溫度為850-900°C，以> 50°C /s的冷卻速度快速冷卻至100-300°C之間的任一溫度； 在卷取步驟中，卷取溫度為100-300°C ； 所獲得的高強度高韌性熱軋耐磨鋼，其顯微組織為板條馬氏體和殘余奧氏體，其中殘余奧氏體的體積百分含量別為5.0-15.0% ;其-201:沖擊功為38-48J，屈服強度為1150-1400MPa，抗拉強度為> 1500MPa，延伸率為 12-12.5%。
全文摘要
一種高強度高韌性熱軋耐磨鋼及其制造方法，其化學成分的重量百分比為C0.20-0.50％，Si0.8-2.0％，Mn1.5-3.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al0.02-0.08％，N≤0.006％，O≤30ppm，Ti0.005％-0.015％，Ni0.5％-2.0％，且滿足Mn和Ni之和為3.2～3.6％，余Fe和不可避免雜質；其顯微組織為板條馬氏體和殘余奧氏體，其中殘余奧氏體的體積百分含量為5.0-15.0％；采用熱連軋、快速淬火冷卻工藝獲得的高強度高韌性耐磨鋼，其抗拉強度為＞1500MPa，屈服強度1150-1400MPa，厚度為3-12mm，同時具有良好的延伸率(＞10％)和低溫沖擊韌性(-20℃沖擊功為38-48J)，表現出優異的強塑性匹配。
文檔編號C21D8/00GK103255341SQ201310185240
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月17日 優先權日2013年5月17日
發明者王煥榮, 李自剛, 王巍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司