一种细化低碳微合金钢铁素体晶粒的方法与流程

1.本发明涉及低碳微合金钢领域，尤其涉及一种细化低碳微合金钢铁素体晶粒的方法。


背景技术：

2.近年来，低碳微合金钢由于其优异的力学性能，广泛应用于石油、桥梁、船舶等行业。随着各个行业的发展，低碳微合金钢在提高强度和韧性方面有很大的发展潜力。改变钢材质量，提高其强韧性配比，以及降低生产成本已经成为钢铁材料研究领域的重要课题。微合金热轧钢材在高温变形过程中的动态再结晶等软化行为可以细化形变后的奥氏体组织及随后形成的铁素体组织，对热轧钢材最终的组织和性能有较大的影响。
3.中国专利公开号cn1373230a公开了《一种细化低碳钢中铁素体晶粒的方法》，本发明提出一种基于过冷奥氏体形变过程中的形变强化相变和铁素体动态再结晶以细化低碳钢中铁素体晶粒的技术方案，使低碳钢在单道次或小变形量连续多道次变形条件下，获得等轴细晶粒铁素体。
4.中国专利公开号cn1743491a公开了一种《获得超细晶粒制造方法》，本发明提出在含nb低碳合金钢浇铸过程中，向中间包或结晶器中加入形核剂，结合轧制过程中的应变诱导相变技术，制造出细化的铁素体晶粒。
5.中国专利公开号cn1566390a公开了《超细铁素体晶粒的含nb低碳低合金钢及其制造方法》，本发明提出通过快速感应加热和加速控制冷却，并结合在奥氏体未再结晶区累计大压下形变造成的应变诱导相变的共同作用实现铁素体晶粒细化。
6.由此可看出，前期的发明都是以低碳微合金钢为主，通过形变强化相变、加入形核剂、未再结晶区累计大压下形变等方法细化铁素体晶粒。均未涉及到稀土的影响。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种细化低碳微合金钢铁素体晶粒的方法，通过添加适量的混合稀土(la+ce)元素，经gleeble-1500d热模拟机进行热模拟压缩实验，与未加混合稀土的试验钢相比加入稀土的试验钢晶粒得到了细化。
8.动态再结晶的规律对于控制热加工时的组织与性能具有重要意义，提高低碳微合金钢综合力学性能最有效的途径就是晶粒细化，很大程度上能提高材料的强度和韧性，晶粒细化可以通过控制再结晶过程得到细小的奥氏体晶粒来实现铁素体晶粒的细化，抑制再结晶的发生能显著提高钢的韧塑性，尤其是低温韧性。
9.稀土元素可以起到净化钢液、改变夹杂、微合金化等作用，此外稀土元素的加入能够抑制低碳微合金再结晶行为，提高再结晶温度，细化晶粒。
10.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
11.本发明一种细化低碳微合金钢铁素体晶粒的方法，主要工序步骤及工艺参数如下：
12.(1)真空感应熔炼炉冶炼
13.将试验钢基料锯成小块，打磨去除氧化铁皮，基料上钻取2mm～5mm的孔洞，把不同量的混合稀土(la+ce)放入密封，并加入一定量的铌铁合金，在真空感应熔炼炉重新冶炼成5kg的含不同稀土量的钢锭；
14.(2)锻造工艺
15.冶炼后的钢锭进行表面处理之后锻造成50mm
×
50mm
×
360mm长方体试样；锻造工艺为加热温度1200～1250℃，始锻温度为1150～1200℃，终锻温度大于850℃，采用两火锻造，锻后空冷；
16.(3)热模拟试验方案
17.实验室通过gleeble-1500d热模拟机模拟实验钢的热轧过程，通过单道次大变形量的方法实现动态再结晶过程，考虑轧机变形能力等实际工艺因素制定如下实验方案：将试验钢以10℃/s的加热速度加热到1180℃保温180s；然后以5℃/s的速度分别冷却到840℃、910℃、980℃、1050℃不同的变形温度,以5/s的应变速率70％的变形量进行压缩实验，变形结束后空冷至室温。
18.进一步的，所述试验钢的化学成分的质量百分含量包括c：0.07-0.09％，si：0.32-0.38％，mn：0.60-0.65％，p：≤0.018％，s《0.010％，nb：0.044～0.048，la+ce：0～100ppm。
19.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
20.加入混合稀土元素的试验钢需要克服更大的临界应变量才能发生再结晶，在一定程度上稀土有抑制再结晶发生的作用，明显细化试验钢金相组织，变形带比较多，因此合适的稀土含量和工艺，可使nb(v，ti)微合金钢获得最佳的综合性能。
附图说明
21.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
22.图1为含稀土低碳微合金试验钢的金相组织图(含稀土，加入不同稀土量)
23.图2为本发明实施例2的金相组织图(含稀土，加入不同稀土量)
24.图3为本发明实施例3的金相组织图(不含稀土)。
具体实施方式
25.以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
26.实施例1
27.将试验钢基料锯成小块，打磨去除氧化铁皮，基料上钻取2mm～5mm的孔洞，把混合稀土(la+ce)放入密封，并加入一定量的铌铁合金，在真空感应熔炼炉重新冶炼成5kg的钢锭。使得试验钢锭含100ppm的混合稀土。冶炼后的钢锭进行表面处理之后锻造成50mm
×
50mm
×
360mm的长方体试样。锻造工艺为加热温度1200℃，始锻温度为1150～1200℃，终锻温度大于850℃，采用两火锻造，锻后空冷。实验室通过gleeble-1500d热模拟机模拟实验钢的热轧过程，将试验钢以10℃/s的加热速度加热到1180℃保温180s；然后以5℃/s的速度冷却到840℃，910℃，980℃，1050℃不同的变形温度,以5/s的应变速率70％的变形量进行压缩实验，变形结束后空冷至室温。图1为本发明实施例1试验钢金相组织。
28.实施例2
29.将试验钢基料锯成小块，打磨去除氧化铁皮，基料上钻取2mm～5mm的孔洞，把混合稀土(la+ce)放入密封，并加入一定量的铌铁合金，在真空感应熔炼炉重新冶炼成5kg的钢锭。使得试验钢锭含60ppm的混合稀土。冶炼后的钢锭进行表面处理之后锻造成50mm
×
50mm
×
360mm的长方体试样。锻造工艺为加热温度1230℃，始锻温度为1150～1200℃，终锻温度大于850℃，采用两火锻造，锻后空冷。实验室通过gleeble-1500d热模拟机模拟实验钢的热轧过程，将试验钢以10℃/s的加热速度加热到1180℃保温180s；然后以5℃/s的速度冷却到840℃，910℃，980℃，1050℃不同的变形温度,以5/s的应变速率70％的变形量进行压缩实验，变形结束后空冷至室温。图2为本发明实施例2试验钢金相组织。
30.实施例3
31.将试验钢基料锯成小块，打磨去除氧化铁皮，基料上钻取2mm～5mm的孔洞，把混合稀土(la+ce)放入密封，并加入一定量的铌铁合金，在真空感应熔炼炉重新冶炼成5kg的钢锭。试验钢锭不含有混合稀土。冶炼后的钢锭进行表面处理之后锻造成50mm
×
50mm
×
360mm的长方体试样。锻造工艺为加热温度1250℃，始锻温度为1150～1200℃，终锻温度大于850℃，采用两火锻造，锻后空冷。实验室通过gleeble-1500d热模拟机模拟实验钢的热轧过程，将试验钢以10℃/s的加热速度加热到1180℃保温180s；然后以5℃/s的速度冷却到840℃，910℃，980℃，1050℃不同的变形温度,以5/s的应变速率70％的变形量进行压缩实验，变形结束后空冷至室温。图3为本发明实施例3试验钢金相组织。
32.表1本发明实施例1～3的化学成分(wt％)
33.实施例csimnpsalsnblace10.090.380.650.014《0.0100.0280.0460.00420.005820.080.350.620.015《0.0100.0280.0440.00320.002830.070.320.600.016《0.0100.0280.0480.0000.000
34.本发明通过gleeble-1500d热模拟机模拟实验钢的热轧过程，含有微量混合稀土元素的低碳微合金钢需要克服更大的临界应变才能发生动态再结晶，适量稀土的加入细化了铁素体晶粒组织，增加了变形带，为在实际生产过程中得到超细组织同时也为认识稀土在钢中的作用提供基础。
35.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。