一种模拟热轧低碳钢棒材和线材自然时效的方法

摘要

本发明涉及一种模拟热轧低碳钢棒材和线材自然时效的方法。其方案是：取5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢棒材或线材，分别加温至50～90℃、90～120℃、120～150℃、150～165℃和165～180℃，保温时间依次为：32～48小时、16～32小时、10～16小时、5～9小时和0.5～4小时，自然冷却后按每个温度段对应的样品批次测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变。在热轧后第1～2天、第10～15天、第50～60天、第120～135天、第160～180天的5个时间段内，将5批同样的样品按不同时间段分别测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变。模拟自然时效与自然时效参数之间的相对误差≤1％。本发明既能节省实验时间、又能保证两种时效样品的性能和组织的对应性，减少质量异议。

说明书

技术领域：

本发明属于热轧低碳钢棒、线材技术领域，具体涉及一种模拟热轧低碳钢棒材和线材自然时效的方法。

背景技术

许多工厂所生产的螺纹钢、圆钢及线材产品，在生产现场取样检验其抗拉强度等力学性能指标时，发现均符合有关国家标准。但当这些产品运输到用户所在建筑工地或仓库一段时间后发现产品的力学性能指标下降，有些甚至低于国家标准达20MPa。往往会造成产品报废及大量的质量异议和经济损失。

国内鞍钢、安钢等多家钢厂进行了自然时效实验[李翠玲，南方钢铁，1989(1)，20MnSi螺纹钢材自然时效性能的研究]，实验耗时几周至几个月，甚至是半年以上。由于耗时太长，这对钢厂根据研究数据及时调整工艺因素、保证产品质量是非常不利的，同时也延长了新产品开发的周期。一些钢厂对于某些钢种在100～400℃时的模拟自然时效规律进行研究，如“热轧钢材自然时效后性能的预测方法及设备”(CN 200410013816.4)专利技术，认为模拟自然时效规律与自然时效具有对应性，并用来模拟自然时效过程，实际上，当时效温度超过200℃时，即使模拟得到的与自然时效所得的某些力学性能指标具有一定的一致性，但产品的微观结构与自然时效相差甚远。产品的后续使用性能也会大打折扣。它从100～200℃温度段来模拟自然时效过程，但也缺乏内部应力释放的具体数据，难以精确模拟其应力释放过程，得到与实际自然性能和组织具有良好对应性的准确数据。实际上，该技术只是简单地说明其力学性能具有一致性，但这种方法是具有局限性的。

发明内容

本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种既能节省工业实验时间、又能保证模拟自然时效样品和自然时效样品的对应性和组织方面的一致性，减少质量异议的模拟热轧低碳钢棒材和线材自然时效的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

先取5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢棒材或线材，在电阻炉内分别加温至50～90℃、90～120℃、120～150℃、150～165℃和165～180℃，上述五个温度段依次对应的保温时间为：32～48小时、16～32小时、10～16小时、5～9小时和0.5～4小时，出炉后均自然冷却至室温，然后按每个温度段对应的样品批次测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变，即为模拟自然时效相应时间段的对应值。

自然时效相应时间段的对应值是：取5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢棒材或线材，分别在热轧后第1～2天、第10～15天、第50～60天、第120～135天、第160～180天的5个时间段内，按各个不同时间段对应的样品批次分别测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变。

模拟自然时效的对应值与自然时效的对应值之间有很好的对应性，相对误差≤1％。

所述的5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢棒材或线材为刚冷却到室温的热轧低碳钢棒材或线材，每批3～5根。

所述的抗拉强度、晶胞参数和微观应变均为同一批所取的3～5根样品的平均值。

由于采用上述技术方案，本发明采用人工加热及保温的模拟自然时效的方法，替代自然时效，大大缩短了在自然状态下测试其抗拉强度和微观应变的周期，即自然时效的测试周期，同时保证了材料的残余应力、微观组织和模拟自然时效样品具有较好的对应性。其温度和时间的对应性是建立在抗拉强度及其X射线仪对微观应变测定的一致性基础上。

本发明既保证了模拟自然时效样品和自然时效样品抗拉强度方面的对应性，又保证二者组织方面的一致性，在此基础上缩短了时效过程的测试时间。为工业实验大大节省了时间，可以有效减少质量异议和其所造成的损失。

本发明既能节省工业实验时间、又能保证模拟自然时效样品和自然时效样品的对应性和组织方面的一致性、减少质量异议。

具体实施方案

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。

实施例1

一种模拟热轧低碳钢棒材和线材自然时效的方法。本实施例所述的热轧低碳钢棒材是直径为30mm的含0.05wt％Nb、含0.01wt％Ti和含0.06wt％V的微合金化20MnSi低碳钢热轧棒材。

先取5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢棒材，在电阻炉内分别加温至50～90℃、90～120℃、120～150℃、150～165℃和165～180℃，上述五个温度段依次对应的保温时间为：32～48小时、16～32小时、10～16小时、5～9小时和0.5～4小时，出炉后均自然冷却至室温，然后按每个温度段对应的样品批次测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变(见表1)，即为模拟自然时效相应时间段的对应值。

表1模拟自然时效技术参数

自然时效相应时间段的对应值是：取5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢棒材或线材，分别在热轧后第1～2天、第10～15天、第50～60天、第120～135天、第160～180天的5个时间段内，按各个不同时间段对应的样品批次分别测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变(见表2)。

表2自然时效技术参数

所述的抗拉强度、晶胞参数和微观应变均为同一批所取的3根样品的平均值。模拟自然时效的对应值与自然时效的对应值之间有很好的对应性，相对误差≤1％(见表3)，相对误差为第一时间段(第1～2天)技术参数与第一温度段(50～90℃)对应的技术参数之差与第一时间段对应技术参数之比，以此类推。

表3模拟自然时效和自然时效技术参数比较

  技术参数相对误差  第1时间段/  第1温度段  第2时间段/  第2温度段  第3时间段/  第3温度段  第4时间段/  第4温度段  第5时间段/  第5温度段  平均误差  (％)  力学性能误差(％)  0.125  0.250  0.253  0.126  0.125  0.176  晶胞参数误差(％)  0.024  0.007  0.003  0.006  0.003  0.009  微观应变误差(％)  0.662  0.676  0.758  0.770  0.758  0.725

实施例2

一种模拟热轧低碳钢棒材和线材自然时效的方法。热轧低碳钢线材是直径为8mm的含0.01wt％Nb和含0.01wt％Ti的微合金化16Mn低碳钢热轧线材。

先取5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢线材，在电阻炉内分别加温至50～90℃、90～120℃、120～150℃、150～165℃和165～180℃，上述五个温度段依次对应的保温时间为：32～48小时、16～32小时、10～16小时、5～9小时和0.5～4小时，出炉后均自然冷却至室温，然后按每个温度段对应的样品批次测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变(见表4)，即为模拟自然时效相应时间段的对应值；

表4模拟自然时效技术参数

自然时效相应时间段的对应值是：取5批同一规格和同一炉号的热轧低碳钢线材，分别在热轧后第1～2天、第10～15天、第50～60天、第120～135天、第160～180天的5个时间段内，按各个不同时间段对应的样品批次分别测定其抗拉强度、晶胞参数和微观应变(见表5)

表5自然时效技术参数

所述的抗拉强度、晶胞参数和微观应变均为同一批所取的5根样品的平均值。模拟自然时效的对应值与自然时效的对应值之间有很好的对应性，相对误差≤1％。

表6模拟自然时效和自然时效技术参数比较

  技术参数相对  误差  第1时间段/  第1温度段  第2时间段/  第2温度段  第3时间段/  第3温度段  第4时间段/  第4温度段  第5时间段/  第5温度段  平均误差  (％)  力学性能误差  (％)  0.125  0.250  0.253  0.126  0.125  0.176  晶胞参数误差  (％)  0.014  0.007  0.003  0.007  0.007  0.008  微观应变误差  (％)  0.66  0.68  0.76  0.77  0.75  0.724

本具体实施方式是采用人工加热及保温的模拟自然时效的方法，替代自然时效，大大缩短了在自然状态下测试其抗拉强度和微观应变的周期，同时保证了材料的残余应力、微观组织和模拟自然时效样品具有较好的对应性。其温度和时间的对应性是建立在抗拉强度及其X射线仪对微观应变测定的一致性基础上。本具体实施方式既保证了模拟自然时效样品和自然时效样品抗拉强度方面的对应性，又保证二者组织方面的一致性，在此基础上缩短了时效过程的测试时间。为工业实验大大节省了时间，可以有效减少质量异议和其所造成的损失。

本具体实施方式既能节省工业实验时间、又能保证模拟自然时效样品和自然时效样品的对应性和组织方面的一致性、减少质量异议和所造成的损失。