MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410426792.9

申请日:

2014.08.27

公开号:

CN104212961A

公开日:

2014.12.17

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C21D 6/00申请日:20140827|||公开

IPC分类号:

C21D6/00; C21D9/00; C22C38/38

主分类号:

C21D6/00

申请人:

河北钢铁股份有限公司承德分公司

发明人:

王全利; 白瑞国; 王井伟; 关丛英; 马海峰; 王晓东

地址:

067102 河北省承德市双滦区滦河镇金融广场河北钢铁股份有限公司承德分公司

优先权:

专利代理机构:

石家庄冀科专利商标事务所有限公司 13108

代理人:

刘伟

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内容摘要

本发明公开了一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其包括升温过程、保温过程和冷却过程,所述保温过程中的保温温度为200~600℃,保温时间为3~6小时。本方法利用热处理加热炉进行加热,使轧后空冷得到的马氏体组织分解,马氏体中的过饱和碳析出,扭转的晶格基本恢复正常,因而消除组织应力,使钢材组织转化为贝氏体与相应的回火组织;随着马氏体的消失钢材强度降低、保温时间延长钢材含氢量减少,也大大降低了钢材的氢脆敏感性,保证了高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低了组织应力、氢脆敏感性。本方法在保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性的同时,简化了生产工艺,降低了设备需求,具有工艺简单、生产成本低的特点。

权利要求书

1.  一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其包括升温过程、保温过程和冷却过程,其特征在于:所述保温过程中的保温温度为200~600℃,保温时间为3~6小时。

2.
  根据权利要求1所述的Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其特征在于:所述冷却过程采用随炉冷却方式。

3.
  根据权利要求1所述的Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其特征在于:所述升温过程中,经3~6小时升温至200~600℃。

4.
  根据权利要求1、2或3所述的Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其特征在于,所述钢筋成分的质量百分比为:C 0.27~0.31%、Si 0.70~1.00%、Mn 2.20~2.70%、P≤0.035%、S≤0.035%、V 0.040~0.080%、Cr 0.03~1.00%、Ti 0.01~0.03%,其余为Fe和不可避免的不纯物。

说明书

Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法
技术领域
本发明涉及一种钢材的热处理方法,尤其是一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法。
背景技术
高强精轧螺纹钢筋广泛应用于高铁、桥梁和超高层建筑等大型工程,是现代化建设不可或缺的一种钢材。目前,PSB830、PSB930、PSB1080高强度优质精轧螺纹钢筋的生产钢种普遍为40Si2MnV,该钢种采用在线淬火、回火的生产工艺。上述钢种生产工艺复杂、对生产线设备要求较高。另一种高强度优质精轧螺纹钢筋是采用廉价Mn、Cr、Si为主合金元素生产的Mn系高强精轧螺纹钢筋,该技术对生产线设备无特殊要求,是一种理想的低成本高强精轧螺纹钢筋生产方式。但由于Mn系高强精轧螺纹钢筋轧后空冷得到贝氏体及马氏体组织,组织应力大、氢脆敏感性高,极容易发生脆断。所以,Mn系高强精轧螺纹钢筋必须进行后续处理,在保证强度的同时提高产品的韧性。回火是热处理工艺中最常见也是最有效的实现强韧性配合的方法,对钢的组织与性能有重要影响,而且成本低廉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,以保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:其包括升温过程、保温过程和冷却过程,所述保温过程中的保温温度为200~600℃,保温时间为3~6小时。
本发明所述冷却过程采用随炉冷却方式。
本发明所述升温过程中,经3~6小时升温至200~600℃。
本发明所述钢筋成分的质量百分比为:C 0.27~0.31%、Si 0.70~1.00%、Mn 2.20~2.70%、P≤0.035%、S≤0.035%、V 0.040~0.080%、Cr 0.03~1.00%、Ti 0.01~0.03%,其余为Fe和不可避免的不纯物。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明利用热处理加热炉进行加热,使轧后空冷得到的马氏体组织分解,马氏体中的过饱和碳析出,扭转的晶格基本恢复正常,因而消除组织应力,使钢材组织转化为贝氏体与相应的回火组织;同时,随着马氏体的消失钢材强度降低、保温时间延长钢材含氢量减少,也大大降低了钢材的氢脆敏感性,保证了高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低了组织应力、氢脆敏感性。
本发明在现有的冶炼和轧制生产设备条件下,利用回火热处理工艺使Mn系高强精轧螺纹钢筋获得最佳的强韧性,即:钢中轧后空冷所得的马氏体组织发生如下变化:碳的偏聚和聚集(20~100℃)→马氏体分解(100~250℃)→残余奥氏体分解(200~300℃)→碳化物类型转变(200~400℃)→α相回复和再结晶、渗碳体球化(400~600℃),而下贝氏体基本保持不变;同时含钒碳氮化物细小粒子的弥散析出也保证了钢材的强度;从而获得各项性能指标满足PSB830、PSB930、PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
本发明在保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性的同时,简化了生产工艺,降低了设备需求,具有工艺简单、生产成本低的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明,各实施例的钢材成分见表1。
表1:各实施例中钢材成分(wt%)

注:其余为Fe和不可避免的不纯物。
实施例1:本Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热,经3.5小时升温过程后,炉温升到280℃;在280℃的加热炉中保温6.0小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得所述的Mn系高强精轧螺纹钢筋。所得高强精轧螺纹钢筋:抗拉强度Rm=1214MP、屈服强度Rel=954MPa、断后伸长率A=15%、最大力下总伸长率Agt=5.20%,满足PSB930级标准。
实施例2:本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热,经4.0小时升温过程后,炉温升到350℃;在350℃的加热炉中保温6.0小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得Rm=1193MP、Rel=923MPa、A=15%、Agt=5.50%,满足PSB830级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例3:本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热,经3.0小时升温过程后,炉温升到200℃;在200℃的加热炉中保温5.0小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得Rm=1466MP、Rel=1125MPa、A=13%、Agt=4.50%,满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例4:本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热,经5.0小时升温过程后,炉温升到500℃;在500℃的加热炉中保温3.0小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得Rm=1439MP、Rel=1200MPa、A=14%、Agt=5.15%,满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例5:本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热,经4.5小时升温过程后,炉温升到450℃;在450℃的加热炉中保温4.5小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得Rm=1592MP、Rel=1274MPa、A=13%、Agt=4.00%,满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例6:本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热,经6.0小时升温过程后,炉温升到600℃;在600℃的加热炉中保温3.5小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得Rm=1503MP、Rel=1279MPa、A=12%、Agt=3.70%,满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。

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1、10申请公布号CN104212961A43申请公布日20141217CN104212961A21申请号201410426792922申请日20140827C21D6/00200601C21D9/00200601C22C38/3820060171申请人河北钢铁股份有限公司承德分公司地址067102河北省承德市双滦区滦河镇金融广场河北钢铁股份有限公司承德分公司72发明人王全利白瑞国王井伟关丛英马海峰王晓东74专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人刘伟54发明名称MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法57摘要本发明公开了一种MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其包括升温过程。

2、、保温过程和冷却过程,所述保温过程中的保温温度为200600,保温时间为36小时。本方法利用热处理加热炉进行加热,使轧后空冷得到的马氏体组织分解,马氏体中的过饱和碳析出,扭转的晶格基本恢复正常,因而消除组织应力,使钢材组织转化为贝氏体与相应的回火组织;随着马氏体的消失钢材强度降低、保温时间延长钢材含氢量减少,也大大降低了钢材的氢脆敏感性,保证了高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低了组织应力、氢脆敏感性。本方法在保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性的同时,简化了生产工艺,降低了设备需求,具有工艺简单、生产成本低的特点。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产。

3、权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104212961ACN104212961A1/1页21一种MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其包括升温过程、保温过程和冷却过程,其特征在于所述保温过程中的保温温度为200600,保温时间为36小时。2根据权利要求1所述的MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其特征在于所述冷却过程采用随炉冷却方式。3根据权利要求1所述的MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其特征在于所述升温过程中,经36小时升温至200600。4根据权利要求1、2或3所述的MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,其特征在于,所述钢筋成分的质量百分比为C0。

4、27031、SI070100、MN220270、P0035、S0035、V00400080、CR003100、TI001003,其余为FE和不可避免的不纯物。权利要求书CN104212961A1/3页3MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法技术领域0001本发明涉及一种钢材的热处理方法,尤其是一种MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法。背景技术0002高强精轧螺纹钢筋广泛应用于高铁、桥梁和超高层建筑等大型工程,是现代化建设不可或缺的一种钢材。目前,PSB830、PSB930、PSB1080高强度优质精轧螺纹钢筋的生产钢种普遍为40SI2MNV,该钢种采用在线淬火、回火的生产工艺。上述钢种生产工。

5、艺复杂、对生产线设备要求较高。另一种高强度优质精轧螺纹钢筋是采用廉价MN、CR、SI为主合金元素生产的MN系高强精轧螺纹钢筋,该技术对生产线设备无特殊要求,是一种理想的低成本高强精轧螺纹钢筋生产方式。但由于MN系高强精轧螺纹钢筋轧后空冷得到贝氏体及马氏体组织,组织应力大、氢脆敏感性高,极容易发生脆断。所以,MN系高强精轧螺纹钢筋必须进行后续处理,在保证强度的同时提高产品的韧性。回火是热处理工艺中最常见也是最有效的实现强韧性配合的方法,对钢的组织与性能有重要影响,而且成本低廉。发明内容0003本发明要解决的技术问题是提供一种MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法,以保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、。

6、降低组织应力和氢脆敏感性。0004为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是其包括升温过程、保温过程和冷却过程,所述保温过程中的保温温度为200600,保温时间为36小时。0005本发明所述冷却过程采用随炉冷却方式。0006本发明所述升温过程中,经36小时升温至200600。0007本发明所述钢筋成分的质量百分比为C027031、SI070100、MN220270、P0035、S0035、V00400080、CR003100、TI001003,其余为FE和不可避免的不纯物。0008采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明利用热处理加热炉进行加热,使轧后空冷得到的马氏体组织分解,马氏体中的过。

7、饱和碳析出,扭转的晶格基本恢复正常,因而消除组织应力,使钢材组织转化为贝氏体与相应的回火组织;同时,随着马氏体的消失钢材强度降低、保温时间延长钢材含氢量减少,也大大降低了钢材的氢脆敏感性,保证了高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低了组织应力、氢脆敏感性。0009本发明在现有的冶炼和轧制生产设备条件下,利用回火热处理工艺使MN系高强精轧螺纹钢筋获得最佳的强韧性,即钢中轧后空冷所得的马氏体组织发生如下变化碳的偏聚和聚集(20100)马氏体分解(100250)残余奥氏体分解(200300)碳化物类型转变(200400)相回复和再结晶、渗碳体球化(400600),而下贝氏体基本保持不变;同时含钒碳氮化物细小。

8、粒子的弥散析出也保证了钢材的强度;从而获得各项性能指标满足PSB830、PSB930、PSB1080级的MN系高强精轧螺纹钢筋。说明书CN104212961A2/3页40010本发明在保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性的同时,简化了生产工艺,降低了设备需求,具有工艺简单、生产成本低的特点。具体实施方式0011下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明,各实施例的钢材成分见表1。0012表1各实施例中钢材成分(WT)注其余为FE和不可避免的不纯物。0013实施例1本MN系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法采用下述具体工艺。0014将钢材放入加热炉中加热,经35小时升温过程后,。

9、炉温升到280;在280的加热炉中保温60小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得所述的MN系高强精轧螺纹钢筋。所得高强精轧螺纹钢筋抗拉强度RM1214MP、屈服强度REL954MPA、断后伸长率A15、最大力下总伸长率AGT520,满足PSB930级标准。0015实施例2本回火热处理方法采用下述具体工艺。0016将钢材放入加热炉中加热,经40小时升温过程后,炉温升到350;在350的加热炉中保温60小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得RM1193MP、REL923MPA、A15、AGT550,满足PSB830级的MN系高强精轧螺纹钢筋。00。

10、17实施例3本回火热处理方法采用下述具体工艺。0018将钢材放入加热炉中加热,经30小时升温过程后,炉温升到200;在200的加热炉中保温50小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得RM1466MP、REL1125MPA、A13、AGT450,满足PSB1080级的MN系高强精轧螺纹钢筋。0019实施例4本回火热处理方法采用下述具体工艺。0020将钢材放入加热炉中加热,经50小时升温过程后,炉温升到500;在500的加热炉中保温30小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得RM1439MP、REL1200MPA、A14、AGT515,满足PSB10。

11、80级的MN系高强精轧螺纹钢筋。0021实施例5本回火热处理方法采用下述具体工艺。0022将钢材放入加热炉中加热,经45小时升温过程后,炉温升到450;在450的加热炉中保温45小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得RM1592MP、REL1274MPA、A13、AGT400,满足PSB1080级的MN系高强精轧螺纹钢筋。0023实施例6本回火热处理方法采用下述具体工艺。说明书CN104212961A3/3页50024将钢材放入加热炉中加热,经60小时升温过程后,炉温升到600;在600的加热炉中保温35小时;停止加热,使钢材在加热炉中随炉冷却,直至冷却至室温,即获得RM1503MP、REL1279MPA、A12、AGT370,满足PSB1080级的MN系高强精轧螺纹钢筋。说明书CN104212961A。

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