直接淬火800 MPa低合金高强度钢板的开发

第3 4卷第 4期 2 0 1 3年 8月

特殊钢S PECI AL S TEEL

Vo 1 . 3 4. No. 4

Au g u s t 2 01 3

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组织和性能’

直接淬火 8 0 0 MP a低合金高强度钢板的开发王世森余宏伟张云燕李德发熊涛( 1武汉钢铁集团研究院，武汉 4 3 0 0 8 0; 2武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司技术中心，鄂州 4 3 6 0 0 2 ) 摘要开发的 2 0 m m低成本铌钛硼微合金化低碳钢板 (/%: 0 . 0 6 C、 0 . 4 0 S i、 1 . 6 0 Mn、 0 . O 1 0 P、 0 . 0 0 5 S、

0 . 0 5 0 N b、 0 . 0 1 2 T i、 0 . O 0 2 B )的生产流程为 1 3 0 t顶底复吹转炉 - L F - R H一 2 5 0 m m板坯连铸 4 3 0 0轧机轧制一直接淬火一

回火工艺。通过终轧 t>9 0 0℃,以> 12 0℃/ s冷却速度直接淬火， 5 0 0℃回火， 2 0 mm钢板抗拉强度 R为 8 5 5 M P a,屈服强度 R p 0 2 7 7 1 MP a,延长率 A 1 6%, 0 c C冲击功 A l ( v 2 2 1 7~2 3 8 J,一 4 0℃ A K v 2 1 3 7~1 8 1 J。该钢的回火组织为细小

的贝氏体板条，宽度为 0 . 5—1 . 0 t x m,并有较多弥散分布的 3 0~9 0 n m N b+ r r i碳氮化物析出。关键词 8 0 0 MP a低合金高强钢铌一钛一硼微合金化钢板直接淬火回火贝氏体

De v e l o p me n t o f Di r e c t Qu e n c h i n g 8 0 0 MP aHi g h S t r e n g t h Lo w Al l o y S t e e l Pl a t eWa n g Sh i s e n,Yu Ho n g we i .Zha ng Yun y a n . Li De f a a n d Xi o n g Ta o ( 1 Re s e a r c h a n d De v e l o p me n t C e n t e r,W u h a n I r o n a n d S t e e l Gr o u p.W u h a n 4 3 0 0 8 0: 2 T e c h n i c a l C e n t e r,E c h e n g I r o n a n d S

t e e l C o L t d,Wu h a n I r o n a n d S t e e l Gr o u p.Ez h o u 4 3 6 0 0 2) 、

A bs t r ac t The pr o d uc t i o n lo f w s h ee t f o r de ve l o pe d 20 mm l o w c o s t n i o b i u m— t i t an i um— b o r o n mi c r o a l l o y i n g l o w c a r b on

s t e e l p l a t e(/%:0 . 0 6 C,0 . 4 0 S i,1 . 6 0 Mn,0 . OI O P,0 . 0 0 5 S,0 . 0 5 0N b,0 . 01 2 T i,0 . O 0 2 B) i S 1 3 0 t t o p a n d b o t t o mc o mbi ne d bl o wn c o nv e￣e r . LF. RH一 2 50 m m s l a b c a s t i ng - 43 00 m i l l r o l l i ng— d i r e c t q ue n c hi ng . t e mp e r i n g p r o c e s s .Wi t h e nd

r o l l i n g >9 I 0 0℃,t>2 0℃/ s d i r e c t q u e n c h i n g a n d t e mp e r i n g a t 5 0 0℃,t h e t e n s i l e s t r e n g t h R o f t h e 2 0 mm s t e e l p l a t e i s 8 5 5 MP a,y i e l d s t r e n g t h R砷 2 7 7 1 MP a,e l o n g a t i o n A 1 6%,i mp a c t e n e r g y AK v 2 a t 0℃ 2 1 7~2 3 8 J a n d i mp a c t e n e r y g AK v 2

a t一4 0℃ 1 3 7—1 8 1 J .T e mp e r e d s t r u c t u r e o f t h e s t e e l i S i f n e b a i n i t e l a t h wi t h w i d t h 0 . 5~1 . 0 u m a n d t h e r e a r e l o t s o fd i s pe r s e d 3 0~90 n m Nb+ Ti c a r b o— n i t r i d e pr e c i pi t a t e s .

Ma t e r i a l I n d e x 8 0

0 MP a HS L A S t e e l,Ni o b i u m— T i t a n i u m— B o r o n Mi c r o a l l o y i a g.S t e e l P l a t e,Di r e c t Qu e n c h i n g.Te mpe r i ng, Ba i n i t e

随着我国石油天然气开发和工程机械向大型化、轻型化发展，对高强度高韧性钢板的需求越来越大。本文采用简单的低碳铌微钛微硼复合的成分设计，通过顶底复吹转炉一炉外精炼一真空处理一控

在临界温度以上，铌固溶于钢中时，易在位错线上偏

聚，其偏聚浓度也相对增高，从而对位错攀移产生较强的拖曳作用。另一方面，在临界温度以下，形成的

碳氮化物在晶界上析出，阻止了奥氏体再结晶晶粒的长大，对晶界产生钉扎作用。 r r i是强碳氮化物元素，易与 O、 C、 N结合，形成非常稳定的 T i ( c、 N),其只有在 1 0 0 0℃以上才缓慢的融入固溶体中，在铸坯加热时，能有效地阻碍奥氏体晶粒长大 J。同时， T i与 s的结合能力大于F e,在钢中能减少 s与 F e的结合形成 F e S,从而能减少钢的热脆性。但过高的 T i含量会导致在晶界上析出较多的氮化钛和硫化钛，降低钢的韧性。因此，添加微量钛。

制轧制一直接淬火 ( D i r e c t Q u e n c h i n g: D Q) -离线回火 ( T e mp e r i n g )的优化工艺获得 8 0 0 MP a级别的钢板。 其特点是通过直接淬火+回火工艺代替了传统的离线淬火+回火生产工艺，并依靠细化轧制晶粒、加快贝氏体形成和阻止热处理晶粒长大及析出纳米相微

合金碳氮化物强化基体提高钢的屈服强度，从而获得较高性能的钢材。1试验材料

试验采用低碳铌钛硼体系进行设计，主要化学成分如表 1所示。 N b在钢中的作用，最主要为细化晶

表 1试验 8 0 0 MP a低合金高强度钢的化学成分/%Ta bl e 1 A na l y s i s of t e s t 8 0 0 M Pa HS LA s t e e l/%

粒 。在临界温度以上，铌元

素对再结晶的影响表现为溶质拖曳机制，而在临界温度以下，则表现为析出钉扎机制。一方面C

S i

Mn

P

S

N b

T i

B

[ N]

[ 0]

0. 0 6 0. 4 0 1 . 6 0 0. 01 0 0 . 0 0 5 0. 0 5 0 0. 01 2 0. 0 0 2 0. 0 03 5 0 . 0 0 2 0

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