低碳空冷粒状贝氏体/仿晶界型铁素体复相钢

摘要

本发明属于合金钢设计领域,采用C、Mn、Si作为主合金元素,其成分为:C:0.06—0.15wt%;Mn:1.90—2.60wt%;Si:0.60—1.50wt%;余为fe。还可加入一种或两种以上的下列元素:Cr∶0—2.0wt%;V≤0.15wt%;Al≤0.15wt%;Ti≤0.10wt%;B≤0.040wt%。该钢在无Ni、Mo元素、炉外精炼、控轧控冷、热处理的条件下,生产大截面钢筋时σb≥820MPa，σ0.2≥500MPa，δ5≥17%；生产热轧中厚板时σb≥850MPa,σ0.2≥520MPa, δ5≥17%,AKV≥40J。该钢还可代替机械行业相近性能的调质钢,可用作低合金钢耐磨件等。总之,该钢成分工艺简单,强韧性能优良,焊接性能良好,值得推广。

说明书

本发明属于合金钢设计领域，特别涉及一种新的低碳低合金高强度钢。

在焊接性能良好的高强度低合金钢中，大多数钢种采用(1)Ni、Mo等贵重金属元素、(2)炉外精炼、(3)控轧控冷、(4)冷热加工后进行热处理等途径中的一种或几种来保证其较好的强韧性配合，使得高强度低合金钢的生产成本较高，不易大量推广使用。

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，研制一种低碳空冷粒状贝氏体/仿晶界型铁素体复相组织高强度低合金钢种。本发明中，未连续分布的仿晶界型铁素体作为一种韧性相能显著改善和提高粒状贝氏体组织的塑韧性，在未利用贵金属合金元素、炉外精炼、控轧控冷及热处理的条件下，使该钢热加工后获得高强度的同时，还具有较高的塑韧性和良好的焊接性，便于直接使用。

本发明采用C、Mn、Si作为主要合金元素，可加入Cr、V、Al、Ti、B元素之一种或几种，其余为Fe，其化学成分可为：

1、C：0.06-0.15wt％；Mn：1.90-2.60wt％；Si：0.60-1.50wt％；加入一种或两种以上的下列元素：Cr：0-2.0wt％；V≤0.15wt％；Al≤0.25wt％；Ti≤0.10wt％；B≤0.0040wt％，余为Fe。

2、按不同用途，本钢种的较佳成分可为：

(1)C：0.06-0.12wt％；Mn：1.90-2.40wt％Si：0.70-1.10wt％；其余元素范围同上。

(2)C：0.07-0.14wt％；Mn：1.90-2.30wt％；Si：0.90-1.50wt％；其余元素范围同上。

(3)C：0.09-0.15wt％；Mn：2.40-2.60wt％；Si：0.60-1.00wt％；其余元素范围同上。

本发明钢种的生产工艺为：可用转炉、电弧炉、中频感应炉三种之一种按常规炼钢工艺冶炼，注锭或连铸生产的料坯可先缓冷后再加热、也可直接热送热装后加热至1200℃左右保温，锻压或轧制成材后空冷至较低温度范围内缓冷，即可获得仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相组织，实现良好的强度与塑韧性配合。

本发明所述的这种新型低碳低合金高强度钢，其组织特征为非连续分布的仿晶界型铁素体与粒状贝氏体构成的复相组织。该钢在热加工后空冷过程中先形成一定量的非连续状仿晶界型铁素体，由于适量合金元素Mn和阻碍碳化物形成元素Si的共同作用，过冷奥氏体不发生珠光体转变，而是在较低温度下形成粒状贝氏体，得到强韧性配合良好的粒状贝氏体/仿晶界型铁素体复相组织。与同强度级别的其它钢种相比，该钢的塑韧性能优良，焊接性能良好，且生产工艺简单、成本低廉。

本发明钢种的运用：该钢在热加工(锻或轧)后空冷不经调质处理即可直接应用，也可回火后使用，可用作高强度钢筋、高强度钢板、工程机械上的低合金耐磨件，可用作工字钢、槽钢、角钢、H型钢，还能代替机械制造部门应用的相近性能调质钢。

实施例

本发明钢种的多种实施例见下表：

可以看出，上述成分范围内的该复相钢具有较高的强韧性配合，用于生产大截面钢筋时σ_b≥820MPa,σ_0.2≥500MPa,δ₅≥17％；用于生产热轧钢板时σ_b≥850MPa,σ_0.2≥520MPa,δ₅≥17％,A_KV≥40J。