TMCP工艺生产40mm厚700MPa级低碳贝氏体钢试验研究

介绍了微合金化结合TMCP+回火工艺生产40 mm 700 MPa级低碳贝氏体钢的实验过程。通过对40 mm厚700 MPa级低碳贝氏体钢合理的成分、工艺设计和关键工艺控制的研究分析,制定合理的TMCP+回火工艺,成功开发出40 mm厚规格700 MPa级低碳贝氏体钢。     

直接淬火800 MPa低合金高强度钢板的开发

开发的20 mm低成本铌钛硼微合金化低碳钢板(/%:0.06C、0.40Si、1.60Mn、0.010P、0.005S、0.050Nb、0.012Ti、0.002B)的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-RH-250 mm板坯连铸-4300轧机轧制-直接淬火-回火工艺。通过终轧≥900℃,以≥20℃/s冷却速度直接淬火,500℃回火,20 mm钢板抗拉强度R_m为855 MPa,屈服强度R_p 0.2771 MPa,延长率A 16%,0℃冲击功A_kv2 217～238J, -40℃ A_kv2 137～181J。该钢的回火组织为细小的贝氏体板条,宽度为0.5～1.0μm,并有较多弥散分布的30～90 nm Nb+Ti碳氮化物析出。     

Ti-Nb微合金化对低碳高强度钢组织和性能的影响

0.153Ti-0.038Nb和0.080Ti-0.062Nb两种Ti-Nb微合金化低碳钢(/%:0.061～0.075C、0.22Si、1.76～1.77Mn、0.002～0.003S、0.006P、0.003Als、0.003 8～0.004 2N、0.004 0～0.004 5O)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成10 mm板,终轧温度880℃,水冷至630℃。试验结果表明,两种Ti-Nb微合金化钢的析出物均为(Nb,Ti)(C,N)复合析出物;当Ti含量由0.080%增加至0.153%,同时Nb含量由0.062%降至0.038%时,钢屈服和抗拉强度分别从558 MPa和653 MPa提高至633 MPa和756 MPa,屈强比、伸长率和断面收缩率变化较小。表明,添加Ti代替部分Nb进行复合微合金化可提高钢材强度,降低生产成本。     

采用TMCP工艺生产700MPa级低碳贝氏体钢

以微合金化结合控轧、控冷工艺生产非热处理高强度钢,本文通过对700MPa级低碳贝氏体钢轧制工艺的研制分析,制定合理的轧制工艺,成功开发出TMCP工艺下700MPa级低碳贝氏体钢     

微合金元素对700MPa级低碳贝氏体钢组织与性能的影响

通过对700 MPa级低碳贝氏体钢静态CCT曲线及不同冷却速度下组织的分析,研究了两组不同Ti、Nb含量的低碳贝氏体钢的组织、性能。结果表明,Ti、Nb含量的增加促使抗拉强度、屈服强度提高,但是Ti含量过量时对低温冲击功是不利的;wTi=0.015%-0.025%、wNb=0.04%-0.05%可满足700 MPa级别低碳贝氏体钢的强度与韧性要求,该成分钢在TMCP处理后采用回火工艺,可以获得理想的力学性能。     

Q650低碳贝氏体钢的研制

开发的低碳贝氏体钢Q650(%:0.06～0.08C、1.6～1.8Mn、≤0.3Cr、≤0.06Nb、≤0.02Ti、≤0.15Mo、≤0.05V、≤0.002B)(20～40)mm×(1 600～3 200)mm钢板的生产流程为铁水预处理-120 t转炉-LF精炼-连铸-控轧-控冷。通过控制再结晶区单道次变形量≥15%,累积变形量≥50%,未再结晶区道次累积变形量≥60%,冷却速度15℃/s,终冷温度≥500℃,可获得不同类型的贝氏体相变组织,并具有良好的综合性能。     

HSL450S海底管线管钢的开发

通过90t EBT电弧炉-100 t LF+VD-喂丝-Φ20mm CC流程开发了Nb-Ti微合金化海底管线管钢HSL450S(%:0.06C、0.40Cr、0.15Mo、0.02Ti、0.05Nb)。经30炉分析得出,[O]为35.2×10^-6,[N]为78.8×10^-6。该钢的组织为回火贝氏体-珠光体+多边形铁素体。轧制的Φ102mm×14mm和Φ168.3mm×8.7mm HSL450S钢管的晶粒度为10～11级,机械性能满足海底管线管X60、X65钢级标准要求。     

硼对780 MPa低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

试验低碳贝氏体钢（/%:0.08C,0.11~0.13Si,1.10~1.20Mn,0.008~0.009P,0.002S,0.21~0.23Ni,0.020~0.021Ti,0.003~0.004Nb,0~0.0010B,0.000 7~0.0008O,0.0031~0.0033N）由50kg真空感应炉熔炼,轧成45mm钢板,并经930℃淬火,610℃回火。研究了0.0010%硼对780 MPa低碳贝氏体钢45mm板组织和力学性能的影响。结果表明,硼可显著提高试验钢的淬透性,不含硼试验钢淬火后得到粒状贝氏体,0.0010%硼试验钢淬火后得到板条贝氏体。硼明显改善试验低碳贝氏体钢的力学性能,含0.0010%硼试验钢淬、回火后的抗拉强度834MPa和屈服强度771MPa远高于不含硼试验钢的抗拉强度702MPa和屈服强度591MPa,实际生产中应加入适量硼可使低碳贝氏体钢得到板条贝氏体。     

Nb-RE微合金化对复杂刀具用TGM2高速钢组织和性能的影响

Nb-RE微合金化TGM2高速钢(%:0.88～0.89C、4.14～4.16Cr、4.73～4.76Mo、6.09～6.12W、1.85～1.86V、0.05～0.10Nb、0.05～0.06RE)由25 t EAF-30 t LF(VD,加Nb-RE)-1 t ESR工艺冶炼.试验结果表明,经Nb-RE微合金化后,TGM2高速钢Φ96 mm材淬火晶粒尺寸明显细化,晶粒度由原来未微合金化钢的9.5级提高至10～10.5级;淬、回火后硬度HRC为65.2～65.8,600℃4 h红硬性HRC为62.1～62.3,Nb-RE TGM2钢制成刀具的切削寿命较原TGM2钢提高20%.     

低碳贝氏体钢连续冷却相变规律研究

利用Gleeble1500热/力模拟实验机,研究了抗拉强度为700 MPa级的低碳贝氏体钢的相变规律,分析了不同冷却速率对钢组织及性能的影响。结果表明：轧后试样在1℃/s～30℃/s较宽的冷却速度范围内均可得到贝氏体组织,并随着冷却速度的增加,显微组织以粒状贝氏体为主转变为以性能优良的板条贝氏体和马氏体为主,在不降低韧性指标的前提下,提高了强度,为700 MPa级的低碳贝氏体钢工艺制度的制订提供了依据。     

50mm厚700MPa级别低碳贝氏体钢板AH70DB的开发

通过添加不同的微合金元素,结合TMCP+回火工艺,试验了3种不同成分体系的低碳贝氏体钢板AH70DB,研究了在相同轧制工艺和热处理条件下成分对组织及性能的影响,最终成功开发出50 mm厚度700 MPa级别AH70DB低碳贝氏体钢板产品。     

120 t转炉流程管线钢X70的生产实践

X70管线钢(%:0.02～0.05C、0.145～0.25Si、≤0.015P、≤0.002S、1.70～1.80Mn、0.085～0.15Nb、0.2～0.3Ni、0.015～0.040Al、0.01～0.03Ti)用铁水预处理-120 t转炉-RH-LF-(200～250)mm×(900～1 800)mm连铸工艺冶炼。通过金属锰替代低碳锰铁和部分硅锰合金,减少RH处理后钢水增碳,控制LF精炼时钢水增C量≤0.01%,预处理铁水[S]≤0.002%,LF精炼渣碱度控制在1.5左右,使LF初始[C]为0.03%,初始[S]为0.001 5%,终点[C]为0.04%,终点[S]为0.000 8%,满足了使用要求。     

固溶C对Nb-Ti微合金化ULC-BH钢板烘烤硬化性能的影响

通过定量相分析研究了Nb-Ti微合金化超低碳烘烤硬化钢(%:0.002C、0.01～0.02Nb、0.01～0.02Ti、0.002 8～0.004 2N)的析出相,建立了试验钢固溶C含量的计算公式。结果表明,随固溶C含量计算值的增加,钢板的烘烤硬化性BH₂值增大;随冷轧板退火温度(810～850℃)的增加,BH₂值增加;820℃退火时,640℃卷取的钢板BH₂值高于710℃卷取的钢板BH2值。     

钛、铌、硼对低碳贝氏体钢组织与性能的影响

以C-Mn钢和700 MPa级低碳贝氏体钢成分为基础成分,通过调整微合金元素含量,实验室条件下熔炼浇注钢锭,并采用TMCP技术轧制钢板,研究了微合金元素钛、铌、硼对低碳贝氏体钢组织与性能的影响。结果表明,随着铌含量的增加,贝氏体含量增加,晶粒变细,材料的抗拉强度、屈服强度与韧性均增加;随着钛含量的增加,贝氏体含量增加,抗拉强度、屈服强度提高,韧性的变化与是否进行回火处理有关;硼有利于形成板条贝氏体组织,硼含量增加能提高强度,但有损韧性。     

110SS级别抗硫化氢应力腐蚀厚壁无缝钢管的开发

开发的110SS钢(/％:0.28 ～0.33C,0.20 ～0.30Si,0.60 ～ 1.00Mn,≤0.015P,≤0.005S,1.20 ～1.45Cr,0.65 ～0.85Mo,0.01 ～0.05Al,0.01 ～0.05Ti,0.01 ～0.05Nb,0.01 ～0.10V)Φ325 mm×55 mm厚壁...     

Nb对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度齿轮钢组织和力学性能的影响

所研究的Cr-Co-Ni-Mo齿轮钢(/%:0.05～0.15C,4.2～6.3Ni,14.5～16.2Co,4.2～6.4Cr,3.8～5.3Mo,0.8～1.5W,0.1～0.4V,≤0.005S,≤0.008P,不加Nb和加0.01～0.03Nb)由200 kg真空感应冶炼+真空自耗重熔冶炼,并轧成Φ50mm的棒材。试样经1 050℃ 1h固溶处理,油冷,-80℃ 2 h冷处理,再经560℃ 7h时效处理。结果表明,加Nb钢中,Nb在晶界或亚晶界以微合金碳氮化物存在,有细晶强化作用,加0.01%～0.03%Nb后钢的抗拉、屈服强度和冲击功分别由无Nb钢的1 850、1 598 MPa和22 J提高至2057、1 964 MPa和33J。     

铌微合金化400 MPa Ⅲ级钢筋的开发

采用40 t EBT电弧炉40 t LF 150mm × 150mm方坯连铸工艺 ,开发了成分(%)为: 0.17～0.25C,1.20～1.45Mn,0.02～0.04Nb的400 MPaⅢ级Φ10～25mm铌微合金化钢筋。钢筋的力学性能为σ_s 420～490 MPa ,σ_b 590～680 MPa ;δ₅ 24%～30% ,自然时效8周后屈服强度下降较少。生产的Nb微合金化400 MPa Ⅲ级钢筋符合GB1499-1998标准要求。用0.02 %～0.04%Nb取代0.05%～0.10%V时,吨钢成本显著降低。