專利名稱：一種含硼結(jié)構(gòu)鋼的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵材料制造領(lǐng)域，具體地說是一種含硼結(jié)構(gòu)鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
近幾十年來，世界各國在合金結(jié)構(gòu)鋼中，為了降低生產(chǎn)成本，普遍地降低了貴重合 金元素Ni、Cr、Mo等的含量，而適當(dāng)?shù)募尤肽承┨厥夂辖鹪?。硼鋼的發(fā)展就是在這樣的要 求下廣泛地應(yīng)用起來的。當(dāng)鋼中加入0. 0005 0. 0050%硼后，鋼的淬透性大大提高，并改善 了熱處理后的機械性能，因而微量的硼就可以代替大量的合金元素(例如Ni、Cr、Mo等)， 所以在蘇聯(lián)把“硼”譽為“鋼中的維生素”。在國外已經(jīng)有多種硼鋼用于制造汽車、飛機、拖 拉機和機床等需要熱處理的零件上。我國已經(jīng)獨立自主研制生產(chǎn)的有調(diào)質(zhì)硼鋼、滲碳級硼 鋼、硼彈簧鋼以及鍋爐用硼鋼四類硼鋼。硼鋼中加入微量的硼不僅降低奧氏體連續(xù)冷卻時鐵素體的形成速度，延長鐵素體 的析出時間，同時Mn與B相結(jié)合，使高溫轉(zhuǎn)變孕育期明顯長于中溫轉(zhuǎn)變。使鐵素體“C”曲 線右移，而對貝氏體“C”曲線影響較小，從而用較低的冷速或空冷就可以獲得貝氏體。當(dāng)在 低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345中加入硼元素后，用原有的方法生產(chǎn)Q345加硼鋼，其組織與原有的Q345 有較大的差別，主要表現(xiàn)為低溫組織(馬氏體與貝氏體)過多，這樣造成了組織隨板厚的增 加，組織梯度明顯。使得沖擊性能不穩(wěn)定，延伸率下降。影響Q345級鋼的綜合性能。因此 原有的Q345生產(chǎn)方法已經(jīng)不能滿足要求，需要根據(jù)加硼鋼的特點制定新的生產(chǎn)工藝。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有方法生產(chǎn)加硼的Q345鋼存在的組織差別較大的問題，本發(fā)明的目 的是提供一種含硼結(jié)構(gòu)鋼的制造方法。該方法利用現(xiàn)有軋機設(shè)備，在無需大的冷速，及大的 軋制負(fù)荷的情況下，通過控軋控冷工藝便可獲得具有優(yōu)異組織性能的含硼鋼。且本發(fā)明工 藝簡單、耗能少、成本低。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種含硼結(jié)構(gòu)鋼制造方法，其特征在于該方法通過控軋控冷工藝，利用形變與相變之 間的均衡關(guān)系，一方面增加相變形核點，另一方面充分利用相變孕育期期間，鐵素體中的碳 及硼向奧氏體中擴散，從而促進鋼中縮短相變進行周期，獲得的含硼結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分按 重量百分比計為，C 0. 08 0. 20%, Si 0. 10 0. 30%,Mn :0. 80 1. 50%, P ^ 0. 010%, S ^ 0. 010%, B 0. 0008 0. 0030%，余量為!^e及不可避免的雜質(zhì)；具體要求如下
(1)加熱加熱到溫度1175 1225°C，進行充分的奧氏體化和奧氏體再結(jié)晶；
(2)進行控制軋制第一階段變形，變形溫度1000 1100°C，應(yīng)變速率 力 ^-1，名義變形量30 50%;第二階段變形，變形溫度830 900°C，應(yīng)變速率 =1 k、名義變形量20 50% ；第三階段變形，變形溫度設(shè)定在Ar3溫度附近變形，應(yīng)變速率 1 5s、名義變形量30 50% ；
(3)軋后冷卻工藝?yán)鋮s速度1 10°C/s ；終冷溫度600 660°C。
本發(fā)明在步驟(1)中，加熱時，奧氏體化溫度過高，再結(jié)晶后的奧氏體因B的作用， 會進一步快速長大；溫度過低，由于B、N化物的作用，對奧氏體再結(jié)晶有推遲作用，奧氏體 再結(jié)晶不完全。本發(fā)明得到加硼的Q345鋼主要組織為鐵素體與貝氏體和少量的珠光體。組織均 勻，晶粒細(xì)小。其中鐵素體為等軸狀，貝氏體片層細(xì)小。本發(fā)明將控軋控冷技術(shù)與形變誘導(dǎo)鐵素體相變技術(shù)相結(jié)合，對鋼的組織進行控 制，控制析出強化，提高鋼的性能。且本發(fā)明采用的軋制工藝和冷卻工藝簡單，對軋機能力 要求小，用于工業(yè)生產(chǎn)簡單易行。利用價格低廉的硼，從而生產(chǎn)優(yōu)異性能的鋼種。并由此來 掌握高強度級別鋼中添加硼后，相變規(guī)律與組織性能控制。本發(fā)明充分利用了形變與相變之間的均衡關(guān)系，一方面增加了相變形核點，另一 方面，又充分利用相變孕育期期間，鐵素體中的碳及硼向奧氏體中擴散，從而促進鋼中縮短 相變進行周期。隨后，進行終冷溫度的控制，控制組織形態(tài)，得到了具有良好比例關(guān)系的鐵 素體與貝氏體的關(guān)系，一方面提高了強度，另一方面改善了材料的韌性，突破了含硼鋼的 強韌性能匹配的難點。本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、通過一種簡單的熱壓縮變形處理方法，便可在含硼結(jié)構(gòu)用鋼Q345中獲得晶粒尺寸 較小的鐵素體貝氏體組織，且獲得的組織晶粒穩(wěn)定。2、通過多道次軋制，彌補了以往TMCP雙道次控制軋制細(xì)化鐵素體晶粒鋼的能力 不足，以抑制兩道次變形后鐵素體向奧氏體的逆相變，同時，也累積了大量第二道次的存儲 能，增加鐵素體的形核點，促進鐵素體體積分?jǐn)?shù)增加。3、本發(fā)明不需要在軋后進行快速冷卻，無需增加具有在線淬火能力超快冷設(shè)備， 通過含硼鋼本身的淬透性較高，只需普通的空氣冷卻或一般的層流冷卻設(shè)備便可獲得鐵素 體和貝氏體組織。4、本發(fā)明工藝簡單、耗能少、成本低。本發(fā)明通過對終冷溫度的調(diào)節(jié)與控制，可以獲得不同組織形態(tài)的鋼種。可達到柔 性軋制的目的，可以通過同一種坯料，生產(chǎn)多級別的鋼種。


圖1是實施例1軋制獲得細(xì)晶粒的鐵素體貝氏體鋼。圖2是實施例2軋制獲得細(xì)晶粒的鐵素體貝氏體鋼。圖3是實施例3軋制獲得細(xì)晶粒的鐵素體貝氏體鋼。
具體實施例方式實施例1
一種本發(fā)明所述的含硼結(jié)構(gòu)鋼制造方法，所用材料的化學(xué)成分見表1。將試樣加熱到1175°C，保溫5 min完全奧氏體化以后，以5°C /s的冷卻速率，分別 冷卻到1000°C、85(TC、78(rC道次變形溫度保溫IOs后進行名義應(yīng)變量40%、33. 3%、50%，單 道次壓縮實驗，所有變形道次的應(yīng)變速率為Is—1。隨后進行5°C /s控制冷卻方法進行冷卻 到600°C，最后置于空氣中冷卻。所獲得的組織如圖1所示。從圖1中可看出組織由大量多邊形鐵素體、粒狀貝氏體組成，晶粒尺寸較小，有少量珠光體分布在多邊形鐵素體上。 表1實施例含硼結(jié)構(gòu)鋼Q345的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)
權(quán)利要求
1.一種含硼結(jié)構(gòu)鋼制造方法，其特征在于該方法通過控軋控冷工藝，利用形變與相變 之間的均衡關(guān)系，一方面增加相變形核點，另一方面充分利用相變孕育期期間，鐵素體中的 碳及硼向奧氏體中擴散，從而縮短相變進行周期，該含硼結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分按重量百分比 計為，C :0. 08 0. 20%, Si 0. 10 0. 30%,Mn :0. 80 1. 50%, P ^ 0. 010%, S 彡 0. 010%, B 0. 0008 0. 0030%，余量為!^e及不可避免的雜質(zhì)；具體要求如下(1)加熱加熱到溫度1175 1225°C，進行充分的奧氏體化和奧氏體再結(jié)晶；(2)進行控制軋制第一階段變形，變形溫度1000 1100°C，應(yīng)變速率 =I Ss4 ,名義變形量30 50% ；第二階段變形，變形溫度830 900°C，應(yīng)變速率 = 1 “ 5s-1 ,名義變形量20 50% ；第三階段變形，變形溫度設(shè)定在Ar3溫度附近變形，應(yīng)變速率1 5S4 I,名義變形量30 50% ；(3)軋后冷卻工藝?yán)鋮s速度1 10°C /s ；終冷溫度600 660°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硼結(jié)構(gòu)鋼制造方法，其特征在于在步驟(1)中，加熱時， 奧氏體化溫度過高，再結(jié)晶后的奧氏體因B的作用，會進一步快速長大；溫度過低，由于B、N 化物的作用，對奧氏體再結(jié)晶有推遲作用，奧氏體再結(jié)晶不完全。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硼結(jié)構(gòu)鋼制造方法，其特征在于在步驟(2)中，應(yīng)變速率為1 〃“s4+。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含硼結(jié)構(gòu)鋼制造方法，獲得的含硼結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分按重量百分比計為，C0.08～0.20%，Si0.10～0.30%，Mn0.80～1.50%，P≤0.010%，S≤0.010%，B0.0008～0.0030%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；具體要求如下加熱到溫度1175～1225℃進行奧氏體化，隨后采用多道次軋制，變形溫度介于奧氏體再結(jié)晶區(qū)，奧氏體未再結(jié)晶區(qū)和奧氏體鐵素體兩相區(qū)。隨后，以1～10℃/s冷卻速度冷卻到600～660℃，再進行空冷。本發(fā)明得到加硼的結(jié)構(gòu)鋼主要組織為鐵素體與貝氏體和少量的珠光體。組織均勻，晶粒細(xì)小，強韌性良好。
文檔編號C22C38/04GK102080179SQ20111004768
公開日2011年6月1日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者劉朝霞, 宋世佳, 李曉玲, 楚覺非, 王端軍, 邱紅雷, 陳遠(yuǎn)姝 申請人:南京鋼鐵股份有限公司