專利名稱：多邊形鐵素體+針狀鐵素體雙相鋼板/帶及生產方法
技術領域：
本發明屬于高強度低合金鋼技術領域，具體涉及一種多邊形鐵素體+針狀鐵素體雙相鋼板/帶及生產方法，該鋼板/帶具有雙相組織，細晶粒。
背景技術：
低合金鋼領域的雙相鋼通常指鐵素體馬氏體雙相鋼或鐵素體貝氏體雙相鋼，可由低碳鋼或低合金鋼經臨界區處理或控制軋制而得到。這類鋼因具有高強度和高延性的良好配合，已成為一種強度高、塑性好的新型鋼種，成功的用于汽車制造產業及管道運輸行業
等。
但是，鐵素體馬氏體雙相鋼因焊接性能較差在焊接結構件中的使用受到限制；鐵素體貝氏體雙相鋼近年來隨著管道制造行業的發展在抗大變形管線鋼中得到了普遍應用，但是鐵素體貝氏體雙相鋼沖擊韌性較差和焊縫軟化等一系列問題一直沒有得到解決。隨著陸上石油天然氣的逐漸枯竭，新的能源開采向海洋尤其是深海地區延伸。海底惡劣的環境條件對海底管線提出了比陸上管線更嚴格的質量要求，如厚規格、高韌性、抗變形等，要求管材必須具有高韌性、低屈強比、 抗疲勞，縱橫向性能差小等特點。如果仍然采用鐵素體貝氏體雙相鋼的技術路線，厚規格鋼板厚度截面上組織、性能均勻性將很難得到保證，同時沖擊韌性和斷裂韌性的問題也很難解決。本發明的“超細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”雙相組織可以保證厚規格管線鋼板在具有高強韌性的同時，仍然兼具高的變形性能、良好的焊接和耐腐蝕性能。實現了厚規格管線鋼強、韌、塑性的合理匹配。顯微組織的控制尤其是細晶鐵素體和針狀鐵素體雙相比例的合理匹配及微觀亞結構的控制是保證“細晶鐵素體+針狀鐵素體”雙相組織鋼板或鋼帶具有優異力學性能的關鍵。本發明的“煉鋼-連鑄-再加熱-粗軋-精軋-(冷卻)_弛豫(保溫)_快速冷卻”成套鋼板/鋼帶制造工藝路線，尤其是奧氏體全程超細化控制和細晶鐵素體相變-快速冷卻控制技術，實現了“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”雙相組織的在線控制。獲得了具有高強韌性、高變形性、各向異性小、焊接性能好的新型雙相組織鋼板/鋼帶。

發明內容
本發明的目的在于提供一種多邊形鐵素體+針狀鐵素體雙相鋼板/帶及生產方法，該鋼板/帶具有雙相組織，細晶粒；可用于制造對強塑性要求較高的汽車車輪等結構件及對強、韌、塑性要求較高的管線鋼等生產領域。本發明的雙相鋼化學成分重量百分比為:C:0.03 0.10 wt%、S1:0.10
1.5 wt%> Mn:0.5 2.1 wt%> P S 0.02 wt%> S S 0.01 wt%> Nb:0.02 0.1 wt%>Mo:0.05 0.45 wt%,余量為Fe及不可避免雜；。組織類型為細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體。本發明主要適用于C-Mn-Nb-Mo鋼，根據具體性能要求，還可以適當添加少量的Cu:O 0.4 wt%> N1:O 0.5 wt%> Cr:O 0.5wt%> V: O 0.06wt% 等合金兀素。
本發明的“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”雙相組織鋼板/鋼帶的生產方法，制造工藝包括煉鋼-連鑄-再加熱-粗軋-精軋-(冷卻)-弛豫(保溫)-快速冷卻；鋼板/鋼帶制造工藝中控制的技術參數如下:本發明的雙相組織鋼板的生產方法中:未再結晶區變形量彡50%，終軋溫度850°C 750°C，軋后先空冷至660-760°C，再以2 30°C /s的冷速冷至450_580°C。本發明的雙相組織鋼帶的生產方法中:未再結晶區變形量彡50%，終軋溫度850°C 750°C，軋后先快速冷卻到660°C 750°C區間某一溫度，空冷5 40S，最后以2 300C /s 的冷速冷至 450-580°C。本發明的雙相組織鋼板/鋼帶，其組織類型為“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”。本發明雙相組織鋼板/鋼帶主要化學成分的作用如下:C:C在鋼中主要以固溶的方式存在，以提高奧氏體的淬透性，得到貝氏體鐵素體組織和一定量的MA島狀組織，但C含量不宜過多，否則會影響焊接性能。最佳C含量范圍為 0.05% 0.07%。Si =Si是雙相鋼中常用的固溶強化元素，能夠強化鐵素體基體，縮小兩相硬度差，從而提高材料的拉伸翻邊性能；另外，Si是非碳化物形成元素，能夠抑制滲碳體形成，阻礙珠光體相變，從而擴大鐵素體相變溫度區間，擴大軋制和冷卻溫度窗口，有利于生產工藝的實現。目前，現有雙相鋼成分中Si的含量按重量百分比通常在0.20%以上，但Si含量高會造成鋼的表面質量控制難度加大，同時，鋼板的鍍性能差。所述熱軋雙相鋼的Si含量按重量百分比在0.10 1.50%范圍內，保證了鋼板表面質量和鍍性能。Mn =Mn既能以固溶狀態存 在，也可以進入滲碳體中取代一部分Fe原子，起到固溶強化作用，還能形成硫化物。Mn元素在奧氏體中聚集，可提高奧氏體穩定性。所以，本發明中Mn含量最好蘭0.5%。Nb:固溶的Nb能顯著提高奧氏體再結晶溫度，增加未再結晶區變形量，析出的碳氮化鈮顆粒能增加鐵素體形核點，并阻止先共析鐵素體晶粒長大，使得到的鐵素體晶粒細小。但是，鋼中Nb含量不易過高，過高的Nb會抑制變形誘導鐵素體相變，也使低溫軋制的軋制力增加，不利于工藝實施。在本發明中，主要是利用Nb來細化多邊形鐵素體的晶粒尺寸，所以Nb的加入量不必過高。加入量在0.03% 0.06%即可。Mo:Mo在鋼中能明顯提高奧氏體的穩定性，抑制多邊形鐵素體生成，形成單一的針狀鐵素體組織。在“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”類型雙相鋼中，希望有部分細晶多邊形鐵素體先生成，所以Mo ( 0.25wt%為宜。Cu、Cr、N1:有很強的固溶強化作用，并且都是奧氏體穩定元素，提高淬透性，促進貝氏體生成，同時還能提高材料的抗腐蝕性能。P:P在鋼中也可以抑制滲碳體的析出，對鐵素體有顯著的固溶強化作用。但是，P含量過高，會影響鋼的使用性能，如在低溫下鋼會產生冷脆效應。S:S在鋼中與Mn結合形成MnS，降低Mn的有效含量，同時降低鋼的抗HIC能力，因此，S在鋼中的含量控制得越低越好。本發明可以根據具體的強塑韌性要求，適當調整化學成分和終軋溫度、鋼板空冷結束溫度或鋼帶空冷時間等，獲得最優化的雙相組織配比，滿足不同的使用性能要求。本發明所述的一種“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”雙相組織，其力學性能指標如下:屈服強度300 750MPa，抗拉強度450MPa 900MPa，延伸率20 40%，均勻延伸率≥8%，屈強比≤0.85，全尺寸沖擊韌性(_20°C)≥200J,具有優良的綜合力學性能。本發明的優點:(I)由于在簡單的C-Mn系鋼中只添加了合金元素Nb和少量Mo，成本低廉；(2)本發明的一種“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”雙相組織及其生產方法，保證了鋼板/鋼帶在具有較高強度水平的同時，兼具較大的塑性變形能力和較高的低溫韌性水平，使鋼板/鋼帶同時具有優異的強、韌、塑性匹配。


圖1為37_厚鋼板厚度截面四分之一位置處的微觀組織。
具體實施例方式實施例1“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”雙相組織鋼板，其組成原料按照質量百分數計為:C:0.05wt%、Si:0.3 wt%、Mn:1.5wt%、Nb:0.045 wt%、Mo:0.12 wt%、P:0.01 wt%、S:0.0020 wt%,余量為Fe及不可避免的雜質，經轉爐冶煉、連鑄成300mm鑄坯。鑄坯經過1200°C加熱，保溫段2小時以上，開軋溫度1100°C，粗軋終軋溫度980°C，該溫度下累積變形量32%，中間坯厚度140mm，930°C進精軋，終軋溫度790°C，精軋出口鋼板厚度37mm ;空冷至740°C后開始以15°C /S的冷速冷卻到500°C，最后空冷到室溫。經檢測，鋼板顯微組織類型為“細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體”，其中多邊形鐵素體體積分數24%,針狀鐵素體體積分數76%,多邊形鐵素體晶粒尺寸4.0um。如圖1所示。鋼板各項力學性能如表I所示。其各項力學性能指標完全滿足DNV標準中SYMS480F和SYMS480P及其他相關標準要求。表I實施例1鋼板的力學性能
權利要求
1.一種多邊形鐵素體+針狀鐵素體雙相鋼板/帶，其特征在于:該雙相鋼板/帶的化學成分重量百分比為:C:0.03 0.10 %、S1:0.10 L 5 %、Mn:0.5 2.I %、Ρ..( 0.02%、S..( 0.01 %、Nb:0.02 0.1 %、Mo:0.05 0.45 %，余量為 Fe 及不可避免雜質；組織類型為細晶多邊形鐵素體+針狀鐵素體。
2.根據權利要求1所述的雙相鋼板/帶，其特征在于:另添加Cu:0 0.4wt%、N1:0 0.5 wt%、Cr:0 0.5wt%。
3.—種權利要求1所述的雙相鋼板/帶的生產方法，工藝包括:煉鋼-連鑄-再加熱-粗軋-精軋-冷卻-弛豫 保溫-快速冷卻；其特征在于，工藝中控制的技術參數如下: 雙相鋼板:未再結晶區變形量彡50%，終軋溫度850°C 750 °C，軋后先空冷至660-760°C，再以 2 30°C /s 的冷速冷至 450_580°C ； 雙相鋼帶:未再結晶區變形量彡50%，終軋溫度850°C 750°C，軋后先快速冷卻到660°C 750°C區間某一溫度，空冷5 40S，最后以2 30°C /s的冷速冷至450_580°C。
全文摘要
一種多邊形鐵素體+針狀鐵素體雙相鋼板/帶及生產方法，屬于高強度低合金鋼技術領域。該低合金鋼材料的化學成分重量百分比為C0.03～0.12wt%、Si0.10～1.5wt%、Mn0.5～2.1wt%、P≤0.02wt%、S≤0.01wt%、Nb0.02～0.1wt%、Mo0.05～0.45wt%，余量為Fe及不可避免雜質；還可以適當添加少量的Cu0～0.4wt%、Ni0～0.5wt%、Cr0～0.5wt%等合金元素。生產工藝包括煉鋼-連鑄-再加熱-粗軋-精軋-冷卻-弛豫保溫-快速冷卻。優點在于，在具有較高強度水平的同時，兼具較高的韌性和塑性，可適用于對強度、塑性和韌性均要求較高的汽車板領域和管線用鋼領域。
文檔編號C22C38/12GK103147000SQ20131009077
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者劉清友, 賈書君, 汪兵, 陳紅桔 申請人:鋼鐵研究總院