[发明专利]高性能超高碳钢钢板及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种既具有节约资源环保型，又具有良好的工艺性能和力学性能的高性能超高碳钢（Fe-1.5C-1.5Cr-2.0Al）钢板及制备工艺。

背景技术

CN102925800A、名称“一种超高强钢板的生产方法”，钢的质量百分组成为C=0.23～0.26，Si=0.65～0.75，Mn=1.40～1.50，P≤0.015，S≤0.010，Al=0.03～0.06，Nb=0.02～0.03，V=0.055～0.065，Ti=0.035～0.050，Mo=0.25～0.35，B=0.0017～0.0022；工艺步骤为：a.炼钢：铁水预处理后铁水硫含量S≤0.010%，温度≥1250℃，铁水入转炉前将渣扒干净；转炉终点控制C-T 协调出钢，P≤0.012%，S≤0.015% ；严格挡渣出钢，渣厚≤50mm，出钢时间4～7min，出钢1/5 加入合金，出钢2/5加完合金 ；出钢后打入 Al 线脱氧不少于250m；b.精炼：LF炉精炼对钢液进行造白渣和脱氧操作；精炼后期补加 V-Fe、Nb-Fe、Ti-Fe合金进行成分微调；出站前喂入适量的 Si-Ca线，吹Ar5min后加入0.018～0.020B-Fe；VD 抽取真空开始后的前 5min内，将钢包底部Ar搅拌气体流量降低至零；抽取真空开始3min后，快速提高真空度至0.5tor以下保真空循环脱气15min以上；c.连铸 ：液相线 1505℃，中包过热度控制5～15℃；连铸拉速采用中板铸坯生产典拉速执行；生产连铸坯厚度300mm；连铸全程实行严格的保护浇铸；d.加热：加热温度 1220～1240℃，出炉板坯心部温度大于1150℃；加热速度9～11min/cm，总在炉时间大于5h；e.轧制：粗轧采用高温、大压下、慢速轧制技术，压下规程编制按轧机的能力选用最大道次压下量，最大道次压下率15%以上，开轧温度1030～1060℃，终轧温度970～990℃ ；精轧累计压下率大于60%，最后三道次压下率大于12%，开轧温度860～880℃，终轧温度840～860℃；f. 轧后冷却 ：轧后ACC强冷，开冷温度820～840℃，冷却至600～630℃空冷，冷却速度7～18℃/s；g.热处理：淬火温度910～930℃，在炉时间按1.5～1.7min/mm×板厚min计算，淬火机速度25～45m/min，钢板淬火后温度 210～260℃，钢板淬火后快速送入回火炉进行碳分配；碳分配温度140～180℃，在炉时间按1.0min/mm×板厚min计算；出炉后空冷。其不足之处：由于碳含量较低，钢板的硬度不高，使其应用受到一定的限制。

目前，超高碳钢中主要添加的合金元素有：硅、铝、铬、钼、钛等。其添加原则是：① 抑制网状碳化物的形成；② 提高共析转变温度，改善超塑性的应用温度范围；③ 抑制石墨化倾向，稳定碳化物；④ 保持低合金超高碳钢原料价格低廉的特点。已发表的不同成分的超高碳钢众多，其含碳量为1.3%～1.9%；含硅量＜3.0%，含硅量高（＞3.0%）时，其边角、表面在加工过程中易产生裂纹，另外钢的室温塑性低，当轧制减小比达20%时，易出现裂纹；含铝量在1.6%～6.0%之间；铬、钼、钨、钛均是碳化物形成元素，铬、钼作为稳定碳化物元素要好于钨、钛，因为后者形成的碳化物粒子非常硬，不可变形，容易在粒子和基体间的界面处引起裂纹，铬又好于钼，铬的碳化物易变形且价格低，铬能够细化晶粒和碳化物，对提高室温强度有利，退火后塑性也会大大提高，含铝1.6%时，含铬量应大于0.5%、小于2%，否则材料加工、成形性变差。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既具有节约资源环保型，又具有良好的工艺性能和力学性能的高性能超高碳钢（Fe-1.5C-1.5Cr-2.0Al）钢板及制备工艺。

设计方案：为了实现上述设计目的。1、本发明利用Thermo-Calc热力学计算软件系统，对选定超高碳钢合金体系进行热力学相图计算，为成分优化及确定制备工艺提供理论基础。2、本发明采用理论分析和实验相结合的方法，提出试验用超高碳钢钢坯合理的锻造工艺，锻成组织致密无大块状碳化物的锻坯。3、本发明通过研究铝元素对试验用超高碳钢先共析碳化物析出过程的影响；研究铝元素对珠光体组织及球化组织的影响；热力学计算铝元素针对试验用超高碳钢引起石墨化的临界值；分析含铝量对高温热变形性能的影响。综合考虑，提出试验用超高碳钢铝的合理添加量，即最终提出本发明用超高碳钢的合金成分。4、本发明系统研究热轧工艺参数对超高碳钢微观组织及力学性能的影响，最终提出高性能超高碳钢钢板的热轧工艺。