一种非调质高强度钢及其制备工艺发明专利

专利名称：一种非调质高强度钢及其制备工艺

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310049107.4

专利申请（专利权）人：河南国泰铂固科技有限公司
权利人地址：河南省焦作市济源市虎岭产业集聚区钢产品深加工产业园

专利发明（设计）人：发明人:叶振宇

专利摘要：本发明公开了一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.25%~0.35%、硅0.05%～0.15%、锰2.5%～3.0%、磷0.03%~0.10%、硫≤0.02%、铬0.75%~1.25%、镍0.35%~0.65%、钼0.3%~0.6%、钒0.2%~0.6%、硼0.0005%～0.0015%，余量为铁及不可避免的杂质。本发明还提供了所述非调质高强度钢的制备方法。本发明的非调质高强度钢具有强度大、硬度高的优点，屈服强度可达1758MPa，抗拉强度可达1800MPa，HRC硬度可达46，可解决现有的非调质钢强度较低的问题。

主权利要求：
1.一种非调质高强度钢，其特征在于，按重量计，由以下成分组成：碳0.3% 0.35%、硅~
0.1%～0.15%、锰2.6%～3.0%、磷0.03% 0.10%、硫≤0.02%、铬0.75% 1.25%、镍0.35% 0.65%、~ ~ ~钼0.3% 0.6%、钒0.4% 0.6%、硼0.0005%～0.0015%，余量为铁及不可避免的杂质；
~ ~
所述非调质高强度钢的制备方法如下：
S1：按所述成分配料，对原料进行冶炼，制得钢坯；
S2：对所述钢坯进行轧制、冷却，得到非调质高强度钢；
所述非调质高强度钢的终轧温度控制在800‑850℃，冷却速度为4‑6℃/s。
2.如权利要求1所述的一种非调质高强度钢，其特征在于，按重量计，由以下成分组成：碳0.30%、硅0.1%、锰2.6%、磷0.05%、硫0.01%、铬1.0%、镍0.5%、钼0.5%、钒0.4%、硼0.0008%，余量为铁及不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的一种非调质高强度钢，其特征在于，所述非调质高强度钢的屈服强度不低于1700MPa。
4.如权利要求1或2所述的一种非调质高强度钢，其特征在于，所述非调质高强度钢的抗拉强度不低于1800MPa。
5.如权利要求1或2所述的一种非调质高强度钢，其特征在于，所述非调质高强度钢的HRC硬度不低于42。 说明书 : 一种非调质高强度钢及其制备工艺技术领域[0001] 本发明涉及有色金属生产技术领域，具体为一种非调质高强度钢及其制备工艺。背景技术[0002] 淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理，调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。然而，受到工件尺寸等因素的限制，并非所有的钢材都适合进行调质，如一些大尺寸钢材难以放入热处理设备，长杆状的钢材在调质过程中会出现弯曲，一些淬透性较差的钢材也不适合调质。[0003] 非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入钒、钛、铌微合金化元素，使其在加热过程中溶于奥氏体中，因奥氏体中的钒、钛、铌的固溶度随着冷却而减小。微合金元素钒、钛、铌将以细小的碳化物和氮化物形式在先析出的铁素体和珠光体中析出。这些析出物与母相保持共格关系，使钢强化。然而，现有的非调质钢的强度、伸长率等性能与调质钢仍存在差距，大部分非调质钢的屈服强度和拉伸强度都不超过1000MPa。[0004] CN109763601A公开了一种非调质钢，屈服强度最高达到了872MPa，抗拉强度可达1100MPa以上，伸长率不低于14%，相对于其它非调质钢在性能上有所提高，但与调质钢仍存在差距。发明内容[0005] 本发明的目的在于：提供一种非调质高强度钢及其制备工艺，制得的非调质钢相比现有的非调质钢具有更高的屈服强度及抗拉强度，以解决非调质钢强度不足的问题。[0006] 本发明采用的技术方案如下：[0007] 一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.25% 0.35%、硅0.05%～~0.15%、锰2.5%～3.0%、磷0.03% 0.10%、硫≤0.02%、铬0.75% 1.25%、镍0.35% 0.65%、钼~ ~ ~0.3% 0.6%、钒0.2% 0.6%、硼0.0005%～0.0015%，余量为铁及不可避免的杂质。~ ~[0008] 优选的，按重量计，包含如下成分：碳0.30%、硅0.1%、锰2.6%、磷0.05%、硫0.01%、铬1.0%、镍0.5%、钼0.5%、钒0.4%、硼0.0008%，余量为铁及不可避免的杂质。[0009] 优选的，所述非调质高强度钢的屈服强度不低于1700MPa。[0010] 优选的，所述非调质高强度钢的抗拉强度不低于1800MPa。[0011] 优选的，所述非调质高强度钢的HRC硬度不低于42。[0012] 本发明还提供一种非调质高强度钢的制备方法，包括如下步骤：[0013] S1：按所述成分配料，对原料进行冶炼，制得钢坯；[0014] S2：对所述钢坯进行轧制、冷却，得到非调质高强度钢。[0015] 优选的，所述轧制为控温轧制，具体地，将终轧温度控制在800‑850℃。[0016] 优选的，冷却速度为4‑6℃/s。[0017] 本发明中，铜、镍、钒可以提高钢材强度和屈服比，硅、磷可以提高钢材强度，铬可以增加硬度，锰可以提高钢材的强度。[0018] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：[0019] 本发明通过调整各个微量元素的比例并采取适当的生产工艺，制备的非调质高强度钢主要由珠光体及铁素体组成，屈服强度可达1758MPa，抗拉强度可达1800MPa，高于市面上绝大部分非调质钢产品的强度，且具有硬度高的优点，其HRC硬度可达46，伸长率可达46%，具有良好的力学性能。附图说明[0020] 图1为实施例3中配方按实施例9的工艺制备的高强度钢的金相照片。[0021] 图2为实施例3中配方按实施例8的工艺制备的高强度钢的金相照片。[0022] 图3为实施例4中配方按实施例7的工艺制备的高强度钢的金相照片。具体实施方式[0023] 本发明提供一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.25% 0.35%、硅~0.05%～0.15%、锰2.5%～3.0%、磷0.03% 0.10%、硫≤0.02%、铬0.75% 1.25%、镍0.35%~ ~ ~0.65%、钼0.3% 0.6%、钒0.2% 0.6%、硼0.0005%～0.0015%，余量为铁及不可避免的杂质。~ ~[0024] 本发明还提供一种非调质高强度钢的制备方法，包括如下步骤：[0025] S1：按所述成分配料，对原料进行冶炼，冶炼步骤包括转炉冶炼→精炼→连铸，制得钢坯；[0026] S2：对钢坯进行控温轧制，终轧温度控制在800‑850℃，然后按4‑6℃/s的降温速度冷却，得到非调质高强度钢。[0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1[0028] 本实施例提供一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.20%、硅0.02%、锰2.0%、磷0.02%、硫0.012%、铬0.50%、镍0.30%、钼0.2%、钒0.1%、硼0.0005%，余量为铁及不可避免的杂质。实施例2[0029] 本实施例提供一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.25%、硅0.05%、锰2.5%、磷0.03%、硫0.01%、铬0.75%、镍0.35%、钼0.3%、钒0.2%、硼0.0005%，余量为铁及不可避免的杂质。实施例3[0030] 本实施例提供一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.30%、硅0.1%、锰2.6%、磷0.05%、硫0.01%、铬1.0%、镍0.5%、钼0.5%、钒0.4%、硼0.0008%，余量为铁及不可避免的杂质。实施例4[0031] 本实施例提供一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.35%、硅0.15%、锰3.0%、磷0.10%、硫0.013%、铬1.25%、镍0.65%、钼0.6%、钒0.6%、硼0.0015%，余量为铁及不可避免的杂质。实施例5[0032] 本实施例提供一种非调质高强度钢，按重量计，包含如下成分：碳0.40%、硅0.20%、锰3.5%、磷0.15%、硫0.013%、铬1.50%、镍0.75%、钼0.8%、钒0.8%、硼0.0020%，余量为铁及不可避免的杂质。实施例6[0033] 本实施例提供一种非调质高强度钢的制备方法，包括如下步骤：[0034] S1：按所述成分配料，对原料进行冶炼，冶炼步骤包括转炉冶炼→精炼→连铸，制得钢坯；[0035] S2：对钢坯进行控温轧制，终轧温度控制在800℃，然后按4℃/s的降温速度冷却，得到非调质高强度钢。实施例7[0036] 本实施例提供一种非调质高强度钢的制备方法，包括如下步骤：[0037] S1：按所述成分配料，对原料进行冶炼，冶炼步骤包括转炉冶炼→精炼→连铸，制得钢坯；[0038] S2：对钢坯进行控温轧制，终轧温度控制在820℃，然后按5℃/s的降温速度冷却，得到非调质高强度钢。实施例8[0039] 本实施例提供一种非调质高强度钢的制备方法，包括如下步骤：[0040] S1：按所述成分配料，对原料进行冶炼，冶炼步骤包括转炉冶炼→精炼→连铸，制得钢坯；[0041] S2：对钢坯进行控温轧制，终轧温度控制在850℃，然后按6℃/s的降温速度冷却，得到非调质高强度钢。实施例9[0042] 本实施例提供一种非调质高强度钢的制备方法，包括如下步骤：[0043] S1：按所述成分配料，对原料进行冶炼，冶炼步骤包括转炉冶炼→精炼→连铸，制得钢坯；[0044] S2：对钢坯进行控温轧制，终轧温度控制在850℃，然后按5℃/s的降温速度冷却，得到非调质高强度钢。[0045] 将实施例1‑5中的配料比例分别按照实施例6‑9中的制备方法进行非调质高强度钢的制备，其屈服强度Rm、拉伸强度ReL分别如下表1、2所示：[0046] 表1不同非调质高强度钢的屈服强度[0047]方法 Rm/MPa配比 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5实施例6 1420 1586 1622 1613 1607实施例7 1467 1630 1680 1669 1673实施例8 1478 1691 1758 1732 1733实施例9 1495 1680 1741 1726 1728[0048] 如上表1所示，按实施例2 5的原料配比制得的非调质高强度钢屈服强度均高于~1550MPa，最大屈服强度可达1758MPa。[0049] 表2不同非调质高强度钢的拉伸强度[0050] 方法 ReL/MPa配比 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5实施例6 1508 1710 1734 1740 1731实施例7 1522 1732 1756 1768 1757实施例8 1548 1765 1795 1781 1789实施例9 1561 1772 1800 1786 1791[0051] 如上表2所示，按实施例2 5的原料配比制得的非调质高强度钢拉伸强度均高于~1700MPa，最大拉伸强度可达1800MPa。[0052] 对按照实施例2 5的原料配比制得的非调质高强度钢的HRC硬度及伸长率进行检~测，如下表3、4所示：[0053] 表3不同非调质高强度钢的HRC硬度[0054] 方法 HRC配比 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5实施例6 31 34 37 39实施例7 34 36 40 42实施例8 37 39 46 44实施例9 33 37 44 41[0055] 如上表3所示，实施例2 5制得的非调质高强度钢HRC硬度均高于30，HRC硬度最高~可达46。[0056] 表4不同非调质高强度钢的伸长率（伸长率δ5）[0057]方法 伸长率/%配比 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5实施例6 12.6 13.4 13.7 13.5实施例7 13.1 13.8 14.2 13.8实施例8 12.8 13.5 13.6 13.4实施例9 12.5 13.1 13.4 13.6[0058] 如上表4所示，实施例2 5制得的非调质高强度钢的δ5伸长率均高于12.5%，最大伸~长率14.2%，具有较好的延展性。[0059] 表5不同非调质高强度钢的断面收缩率[0060]方法 断面收缩率/%配比 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5实施例6 47.3 48.5 49.6 48.7实施例7 46.9 47.8 49.3 48.2实施例8 45.6 47.4 48.7 47.7实施例9 45.3 47.2 48.2 47.9[0061] 如上表4所示，实施例2 5制得的非调质高强度钢断面收缩率均高于45%，最大断面~收缩率达49.6%，具有较好的塑性。[0062] 图1为实施例3中配方按实施例9的工艺制备的高强度钢的金相照片，图2为实施例3中配方按实施例8的工艺制备的高强度钢的金相照片，图3为实施例4中配方按实施例7的工艺制备的高强度钢的金相照片，如图所示，采用本发明的配方及制备方法制得的非调质钢，主要由珠光体和铁素体组成，其中珠光体占比远高于一般的非调质钢，将大部分铁素体包裹在内，使钢材的屈服强度和抗拉强度显著高于一般的非调质钢。[0063] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：河南

专利申请日期：2023-02-01

专利公开日期：2024-10-22

专利公告号：CN116121648B