[发明专利]屈服强度大于550MPa超细晶普碳钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种屈服强度大于550MPa的超细晶普碳钢及其制造方法。 

背景技术

由于细晶强化的方式能够在保证材料实现高强度的同时确保韧性的少牺牲或不牺牲，因此在新一代钢铁材料的研发过程中受到各国科研工作者的普遍关注。对于超细晶钢铁材料的开发，不同晶粒尺寸级别所对应的工艺也不尽相同：通常的工业大生产条件下所能实现的临界晶粒尺寸～5μm，而通过马氏体冷轧退火，累积叠轧等方法可以获得接近纳米级别的铁素体晶粒，但是随着晶粒尺寸的减小，塑性却呈现显著下降的趋势，通常伸长率不超过10％。同时，由于上述试验方法所固有的诸多局限性，如马氏体冷轧退火对原料的限制，累积叠轧工艺比较复杂等，使得它们的应用前景受到很大程度的限制。从改善超细晶钢塑性的角度考虑，通过奥氏体相变控制获得不同终态组织配比始终还是一种最优的工艺模式，其中奥氏体状态的差异也会在一定程度上影响相变分解后的组织。 

钢铁材料强度的升级必然能够有效的扩大其应用领域，当然这必须考虑塑性因素，只有两者存在良好的配比关系，才能从根本上实现材料升级换代的目标。在当今随着可持续发展观念日渐深入人心，也是处于节能和节约资源考虑，各国的材料研究工作者更倾向于利用细晶强化来提升材料的使用性能。应用的方法归结起来主要有两大类：改进型TMCP，大塑性变形。对比来看改进型TMCP工艺的工业化前景似乎更为良好，但目前这方面的研究仍然较少。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度大于550MPa超细晶普碳钢板及其制造方法，利用一种简单C-Si-Mn成分的普碳钢，通过快速加热至奥氏体区前的原始组织控制以及冷却过程中轧制变形制备高屈服强度钢板，同时保证具有良好的塑性。尽可能提升现有传统钢铁材料的应用潜力以及其附加值。 

本发明的屈服强度大于550MPa超细晶普碳钢板化学成分的重量百分比为C 0.14％～0.18％，Si 1.0％～1.5％，Mn 1.5％～1.8％，P ≤0.01％，S ≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。 

本发明用于制备屈服强度大于550MPa超细晶普碳钢板的制造方法为： 

1、将低碳钢冶炼，浇铸成铸坯，其成分如上述。 

2、将铸坯加热至1000～1100℃保温1～2h后，轧制成热轧板坯，空冷或水冷等冷却方式至室温，使之具有铁素体+珠光体组织。 

3、将空冷后的热轧板坯加热至500～600℃保温1～2h后，进行多道次轧制，累计压下量为＞60％，随后于600℃保温1h取出空冷至室温，获得温轧板坯。 

4、温轧板坯经冷轧(轧制温度不高于500℃，压下量≥50％)后，以≥10℃/s的速度加热至奥氏体低温区900～950℃，保温1～5s后，以≥5℃/s的冷却速度冷却至700～800℃，随即单道次或多道次连续轧制，总压下量为50％～70％，随即冷却至室温。 

本发明主要利用普碳钢为原料，充分利用了细晶强化(铁素体基体平均晶粒尺寸＜2μm)以及复相强化方式，通过一种简便的TMCP工艺方式获得屈服强度达到高于550MPa级的普碳钢，且通过轧制阶段及冷却阶段的参数控制，可以获得多样化的组织匹配，而不再单纯局限于铁素体+珠光体组织，同时保证铁素体的平均尺寸＜2μm，总延伸率＞15％，从而在获得高强度的同时能够保证良好的塑性，显示了这一工艺方法的优越性。本发明的方法工序简单，可操作性较强，并且具有良好的工业应用前景。 

附图说明

图1具有超细晶等轴铁素体和珠光体组织的普碳钢微观组织图； 

图2是图1具有超细晶等轴铁素体和珠光体组织的普碳钢室温拉伸曲线； 

图3具有针状铁素体以及多边形铁素体组织的普碳钢微观组织图； 

图4是图3具有针状铁素体以及多边形铁素体组织的普碳钢室温拉伸曲线。 

具体实施方式

(1)在50Kg真空感应炉内冶炼普碳钢，然后浇铸成φ150mm×500mm的圆柱形铸坯，其化学成分按重量百分比为C 0.14％，Si 1.0％，Mn1.80％，P0.008％，S 0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质；将铸坯置于高温电阻炉内，加热至1100℃保温2h后，在实验室φ450轧机上经8道次轧制成厚40mm的热轧板坯，空冷至室温，使之具有铁素体+珠光体组织。