600MPA级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材及制造方法.pdf

本发明公开一种600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材及制造方法。所述板材的屈服强度为600～660MPa，抗拉强度为720～780MPa，总延伸率为17～21％，均匀延伸率为12～17％，屈强比为0.82～0.84。所述方法是：将350MPa级的14MnNb(Q345)低碳钢，浇铸成铸坯；将铸坯加热到1180～1220℃保温8～10小时，进行控轧空冷，粗轧终轧温度980～1020℃，精轧终轧温度900～920℃，精轧后空冷到680～740℃，喷水冷却到室温；然后进行多道次冷轧，总压下量为60～70％；轧后加热到550～570℃保温1～2小时空冷至室温，获得1～3毫米厚的600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材。本发明在不添加合金元素的条件下，大幅度提高14MnNb低碳钢的力学性能，其生产工艺容易在轧制生产线上实现，可以替代同强度级别的低合金高强度钢，本发明可经济地生产具有优异综合力学性能的低碳钢板材。

1.  一种600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材的制造方法，其特征是：所述方法的步骤如下：
(1)熔炼商用350MPa级的14MnNb低碳钢，浇铸成铸坯；
(2)将铸坯加热到1180～1220℃保温8～10小时后开始进行多道次粗轧，粗轧终轧温度980～1020℃，得到15～25毫米厚的板坯；
(3)然后在960～1000℃开始多道次精轧，精轧终轧温度900～920℃，得到4～8毫米厚的精轧板坯，空冷到680～740℃，喷水冷却到室温；
(4)然后进行总压下量为60～70％的多道次冷轧，再加热到550～570℃保温1～2小时后空冷至室温，最后获得1～3毫米厚600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材。

2.  一种制造权利要求1所述的600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材，其特征是：所述低碳钢板材的屈服强度为600～660MPa，抗拉强度为720～780MPa，总延伸率为17～21％，均匀延伸率为12～17％，屈强比为0.82～0.84；金相组织由等轴的亚微米晶铁素体和纳米碳化物颗粒组成。

600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材及制造方法
技术领域
本发明涉及一种高塑性高强度低碳钢板材及制造方法，特别是涉及一种600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材及制方造法。
背景技术
超细晶钢具有极高的抗拉强度，近年来受到了广泛关注。已有报道，利用完全马氏体组织冷轧后再结晶退火可以成功地制备超细晶低碳钢(Scr.Mater.，2002，Vol.47，p.893)和纳米晶低碳钢(Mater.Sci.Eng.A，2006，Vol.432，p.216)。但随着晶粒尺寸减小到亚微米尺度，塑性(延伸率及均匀延伸率)急剧降低(Mater.Sci.Eng.A，2000，Vol.293，p.165；Scr.Mater.，2002，Vol.47，p.893；Acta Mater.，2005，Vol.52，p.4881；Scr.Mater.，2005，Vol.52，p.1039)。这严重限制了它们的实际应用。Zhao等用控制温轧及后退火处理获得了亚微米晶低碳钢，晶粒尺寸为0.7～0.8微米时的屈服强度接近900MPa，均匀延伸率不到6％(Scr.Mater.，2007，Vol.57，p.857)。Okistu等用奥氏体区热轧空冷至两相区水淬后91％压下量重度冷轧及退火，获得了亚微米晶低碳钢，晶粒尺寸约为0.85微米，屈服强度达到658MPa，均匀延伸率仅有4.1％，且屈强比高达0.98(Scr.Mater.，2009，Vol.60，p.76)。此外，Azizi-Alizamini等(Scr.Mater.，2007，Vol.57，p.1065)报道了用“完全奥氏体化淬火+亚临界淬火+50％冷轧+再结晶退火”的方法在低碳钢中获得了双峰晶粒尺寸分布铁素体组织，获得的均匀延伸率12％，但屈服强度仅500MPa，抗拉强度550MPa，屈强比高达0.91。
发明内容
本发明的目的在于提供一种600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材及制造方法，所述方法将屈服强度350MPa级的14MnNb(Q345)低碳钢控轧、控冷、配合冷轧及后退火处理，获得的低碳钢板材的屈服强度达到600MPa级，其金相组织为等轴的亚微米晶铁素体和纳米碳化物颗粒组成。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材的力学性能为：屈服强度为600～660MPa，抗拉强度为720～780MPa，总延伸率为17～21％，均匀延伸率为12～17％，屈强比为0.82～0.84；金相组织由等轴的亚微米晶铁素体和纳米碳化物颗粒组成。
所述600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材的生产工艺步骤如下：熔炼商用350MPa级的14MnNb(Q345)低碳钢，浇铸成铸坯。将铸坯加热到1180～1220℃保温8～10小时后开始进行多道次粗轧，粗轧终轧温度980～1020℃，得到15～25毫米厚的板坯。然后在960～1000℃开始多道次精轧，精轧终轧温度900～920℃，得到4～8毫米厚的精轧板坯，空冷到680～740℃，喷水冷却到室温。然后进行总压下量为60～70％的多道次冷轧，再加热到550～570℃保温1～2小时后空冷至室温，最后获得1～3毫米厚的600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材。
本发明的有益效果是：该发明在不添加其它合金元素的条件下，将350MPa级的商用低碳钢14MnNb(Q345)的强度级别提高到一般用多元合金化才能达到的600MPa级，获得了优良的综合力学性能，节约了原材料成本。其力学性能为：屈服强度为600～660MPa，抗拉强度为720～780MPa，总延伸率为17～21％，均匀延伸率为12～17％，屈强比为0.82～0.84。本发明的生产工艺容易在轧制生产线上实现，具有较高的生产效率，可经济地生产具有优异综合力学性能的低碳钢板材。
附图说明
图1是实施例一600MPa级低碳钢板材微观组织的透射电子显微镜照片；
图2是实施例二600MPa级低碳钢板材微观组织的透射电子显微镜照片；
图3是实施例三600MPa级低碳钢板材微观组织的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
实施例1
用25kg真空感应炉熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸直径100毫米的圆柱形铸坯；将铸坯加热到1190℃保温10小时后，进行粗轧开轧，粗轧终轧温度990℃，六道次轧制成16毫米厚的板坯；然后在980℃开始精轧，精轧终轧温度900℃，经四道次轧制到4毫米厚，空冷到680℃，随即喷水冷却到室温；然后进行总压下量70％的多道次冷轧，再加热到550℃保温2小时后空冷至室温，制得1毫米厚的600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材。该钢板屈服强度为663MPa，抗拉强度为788MPa，总延伸率18.6％，均匀延伸率13.4％，屈强比0.84。其金相组织由等轴的亚微米晶铁素体和纳米碳化物颗粒组成(见图1)。
实施例2
用25kg真空感应炉熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸直径100毫米的圆柱形铸坯；将铸坯加热到1210℃保温8小时后，进行粗轧开轧，粗轧终轧温度1020℃，六道次轧制成25毫米厚的板坯；然后在1000℃开始精轧，精轧终轧温度920℃，经四道次轧制到6毫米厚，空冷到740℃，随即喷水冷却到室温；然后进行总压下量65％的多道次冷轧，再加热到570℃保温1.5小时后空冷至室温，制得2毫米厚的600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材。该钢板屈服强度为611MPa，抗拉强度为745MPa，总延伸率21.6％，均匀延伸率17.8％，屈强比0.82。
实施例3
用25kg真空感应炉熔炼商用14MnNb低碳钢，浇铸直径100毫米的圆柱形铸坯；将铸坯加热到1200℃保温10小时后，进行粗轧开轧，粗轧终轧温度1000℃，六道次轧制成20毫米厚的板坯；然后在960℃开始精轧，精轧终轧温度900℃，经三道次轧制到8毫米厚，空冷到700℃，随即喷水冷却到室温；然后进行总压下量60％的多道次冷轧，再加热到560℃保温1.5小时后空冷至室温，制得3.2毫米厚的600MPa级高塑性亚微米晶粒铁素体低碳钢板材。该钢板屈服强度为619MPa，抗拉强度为755MPa，总延伸率20.2％，均匀延伸率16.4％，屈强比0.82。