专利名称：一种屈服强度960MPa级超高强钢及其生产方法
技术领域：
本发明属于高强钢生产技术领域，涉及一种屈服强度960MI^级超高强钢及其生
产方法。
背景技术：
增加材料的强度，以减轻构件重量是结构钢的发展方向。近年来，在工程机械、汽 车车辆、煤炭机械等领域开始大量使用高强度钢取代传统强度钢，所用钢级越来越高。采用 高强度钢制造工程机械的结构件、起重机的吊臂、汽车的梁结构和自卸车的车体等移动设 备的构件，都会明显减轻设备自重，减少燃料消耗，提高工作效率，由此带来的经济效益非 常可观。屈服强度960MPa级钢板目前国内各钢铁企业仍不能稳定生产。专利申请号 200810197585. 5介绍了一种采用调质工艺生产屈服强度960MPa级别高强钢生产方法，添 加了 0. 45 % 0. 57 %的Mo，合金成本较高，采用的是550 V 600 °C温度范围进行回火处 理；专利申请号200510024775. 3中介绍了一种采用TMCP直接轧制+回火工艺生产屈服强 度大于960ΜΙ^超高强钢板的方法，化学成分中添加了 nl、Cr、Cu、Mo的一种或几种以上，限 定了 Cr含量小于等于0.8%。目前国内外设计的生产960MPa级别高强钢的特点在于化学成分中添加了较多的 贵重合金元素，合金成本较高。另外如采用TMCP直接轧制工艺生产屈服强度960MI^超高 强钢板，对轧机和开平设备的能力要求极高，且板形和卷板长度和宽度方向的性能均勻性 很难保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种屈服强度960MPa级超高强钢及其生产方法，本发明 化学成分体系中不添加Ni、Nb等贵重合金元素，仅添加0. 15% 0. 20% Mo和1.05% 1. 15%的Cr，通过采用合适的轧制和调质工艺可使材料达到960MPa超高强钢性能要求。本发明的技术解决方案是一种屈服强度960ΜΙ^级超高强钢的化学成分按重量百分比为C :0. 07 0. 09%; Si 0. 15-0. 25% ；Mn 1. 00 1. 20% ；Cr 1. 05 1. 15% ；Mo 0. 15 0. 20% ；Al 0. 01 0. 06% ；P ^ 0. 02% ；S ^ 0. 01% ；N ^ 0. 008% ；其余为!^e 及不可避免杂质；一种屈服强度960MPa级高强钢的生产方法，包括以下步骤(1)采用转炉或电炉冶炼，并进行炉外精炼对成分进行微调，其化学成分按重量百 分比为:C :0. 07 0. 09% ；Si 0. 15-0. 25% ；Mn 1. 00 1. 20% ；Cr 1. 05 1. 15% ；Mo 0. 15 0. 20% ；Al 0. 01 0. 06% ；P 彡 0. 02% ；S 彡 0. 01% ；N 彡 0. 008% ；其余为 Fe 及不可避免杂质；(2)将铸坯加热至1150 1250°C，保温时间按照有效厚度1 1. 5min/mm计算；(3)采用单机架往复轧制或多机架热连轧将铸坯轧至目标厚度，终轧温度为840 900 °C ；(4)轧后经层流冷却冷至终冷温度，终冷温度为640 700°C ；(5)进行调质处理，淬火加热温度为880 920°C，保温时间为20 60min，回火加 热温度为150 450°C，保温时间为90-180min，缓冷至室温。本发明主要合金元素作用和限定范围如下碳碳是最经济的传统强化元素，但它对材料的塑性、韧性、焊接性能的影响较大。 对于生产屈服强度960MPa级超高强钢，本发明采用的碳含量为0. 07 % 0. 09 %，主要考虑 保证材料具有良好的塑韧性。硅硅为固溶强化元素，但添加过高硅会对材料的塑性和表面质量产生负面影响。 本发明添加硅含量为0. 15% 0. 25%。锰锰具有固溶强化作用，同时可提高材料淬透性，是提高材料强度重要元素之 一，但锰含量添加过高容易产生偏析并会降低材料韧性，恶化性能。本发明添加锰含量为 1. 00% 1. 20%。硫和磷硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响。本发明限定了硫含量 应控制在0. 01 %以内，磷含量应控制在0. 02 %以内。铝铝为脱氧元素，同时具有一定的晶粒细化效果。本发明限定了铝含量为 0. 01% 0. 06%。铬溶入奥氏体的Cr能提高材料淬透性，钢中的Cr 一部分置换铁形成合金渗碳 体，一部分溶入铁素体中，产生固溶强化作用，提高铁素体的强度和硬度；同时添加Cr有利 于提高材料的耐磨性、抗氧化性和耐蚀性，并可减少焊接裂纹倾向。本发明添加1.00% 1. 20%的铬元素，主要依靠Cr在调质处理中的强化效果将材料强度提升至960MPa以上。钼钼可提高材料淬透性，控制冷却组织，细化晶粒，提高材料塑性和强度。本发明 添加了 0. 15% 0. 20%钼元素。氮氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性。本发明限定氮含量应小于 0. 008%。本发明采用了一种低合金成本成分体系较低的碳、锰含量，添加较多的Cr元素 和少量Mo元素提高淬透性和控制调质处理后组织，不添加Nb、Ni、Cu等贵重合金元素，热处 理后材料屈服强度可达到960MPa以上，同时具有良好的塑韧性。本发明采用的加热温度为1150°C 1250°C，保温时间按照有效厚度1 1. 5min/ mm计算，保证奥氏体均勻化及合金元素充分溶解和均勻化；由于采用调质处理工艺路线，对控制轧制和控制冷却的温度窗口要求不高，为减 小轧机负荷，保证轧制过程顺利进行，选用较高的终轧温度840°C 900°C ；轧后进行层流冷 却，选用较高终冷温度640°C 700°C ；对钢板进行调质处理，淬火加热温度为880°C 920°C，保温20 60分钟；为保留 原马氏体板条形貌，保证强度，回火温度采用150°C 450°C，保温时间90-180分钟，缓冷至室温。本发明的技术效果本发明具有合金成本低，对设备能力要求低，轧制和调质工艺 过程易于实现等特点。材料调质处理后屈服强度可达到960MPa以上，具有良好的延伸率和 冲击韧性，可达到E级高强钢钢板性能水平。
图1为本发明屈服强度960MPa级高强钢金相组织照片。
具体实施例方式本发明专利的具体实施例如下采用50kg真空小炉进行冶炼，成分如表1所示表1.实施例实际化学成分(wt % )
权利要求
1.一种屈服强度960MI^级高强钢，其特征在于钢的化学成分按重量百分比为C: 0. 07 0. 09 % ；Si 0. 15-0. 25 % ；Mn :1. 00 1. 20 % ；Cr :1. 05 1. 15 % ；Mo :0. 15 0. 20% ；Al 0. 01 0. 06% ；P 彡 0. 02% ；S 彡 0. 01% ；N ^ 0. 008% ；其余为 Fe 及不可避免杂质。
2.一种屈服强度960MI^级高强钢的生产方法，包括以下步骤(1)采用转炉或电炉冶炼，并进行炉外精炼对成分进行微调，其化学成分按重量百分比 为C :0. 07 0. 09%;Si :0. 15-0. 25%;Mn :1. 00 1. 20%;Cr :1. 05 1· 15%;Mo :0. 15 0. 20% ；Al 0. 01 0. 06% ；P 彡 0. 02% ；S 彡 0. 01% ；N ^ 0. 008% ；其余为 Fe 及不可避免杂质；(2)将铸坯加热至1150 1250°C，保温时间按照有效厚度1 1.5min/mm计算；(3)采用单机架往复轧制或多机架热连轧将铸坯轧至目标厚度，终轧温度为840 900 0C (4)轧后经层流冷却冷至终冷温度，终冷温度为640 700°C；(5)进行调质处理，淬火加热温度为880 920°C，保温时间为20 60min，回火加热温 度为150 450°C，保温时间为90-180min，缓冷至室温。
全文摘要
本发明提供一种屈服强度960MPa级超高强钢及其生产方法，其化学成分按重量百分比为C0.07～0.09％；Si0.15-0.25％；Mn1.00～1.20％；Cr1.05～1.15％；Mo0.15～0.20％；Al0.01～0.06％；P≤0.02％；S≤0.01％；N≤0.008％；其余为Fe及不可避免杂质；生产方法为冶炼、铸造成铸坯；加热至1150～1250℃；终轧温度为840～900℃；终冷温度为640～700℃；进行调质处理，淬火加热温度为880～920℃，保温时间为20～60min，回火加热温度为150～450℃，保温时间为90-180min。材料达到960MPa超高强钢性能要求，具有良好的延伸率和冲击韧性。
文档编号C21D1/25GK102134680SQ201110098008
公开日2011年7月27日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者朱国森, 李明, 李飞, 潘辉, 赵琳, 郭佳 申请人:首钢总公司