Настоящее изобретение относится к горячекатаной высокопрочной стали и способу получения лент из этой стали, структура которой является бейнитно-мартенситной и может содержать до 5% феррита.
В последние годы были созданы стали высокой прочности, в частности, для удовлетворения особых требований автомобильной промышленности, которыми являются, в частности, снижение веса и, следовательно, уменьшение толщины деталей, и повышение безопасности, достигаемой повышением усталостной прочности деталей и их сопротивления ударам. Однако эти меры улучшения не должны снижать способности стальных листов к обработке деформированием при изготовлении деталей.
Способность к обработке с приданием формы предполагает, что сталь обладает значительным относительным удлинением (>10%) и что соотношение между пределом упругости и пределом прочности при растяжении Rm имеет малую величину.
Повышение сопротивления ударам деталей, полученных деформированием, можно достигнуть разными способами, в частности применением сталей, обладающих, с одной стороны, значительным относительным удлинением А и, с другой стороны, низкой величиной соотношения предела упругости к пределу прочности при растяжении, что позволяет после деформирования повысить предел упругости благодаря способности ее к упрочнению.
Усталостное сопротивление деталей определяет их долговечность в зависимости от воздействующих на них напряжений и может быть улучшено увеличением предела прочности при растяжении Rm стали. Однако повышение предела прочности при растяжении снижает способность стали к деформированию, ограничивая таким образом возможность изготовления деталей, в частности их толщину.
В рамках настоящего изобретения под высокопрочной сталью понимается сталь, предел прочность которой при растяжении Rm превышает 800 МПа.
Известна первая группа высокопрочных сталей, в которую входят стали с высоким содержанием углерода (более 0,1%) и марганца (более 1,2%) и структура которых является полностью мартенситной. Они обладают пределом прочности при растяжении свыше 1000 МПа, достигаемым посредством термообработки в виде закалки, но характеризуются относительным удлинением А менее 8%, что исключает всякое деформирование.
Вторая группа высокопрочных сталей состоит из так называемых двухфазных сталей со структурой, содержащей около 10% феррита и 90% мартенсита. Эти стали обладают очень высокой деформируемостью, однако прочностные показатели не превышают 800 МПа.
Целью настоящего изобретения являются устранение недостатков, присущих сталям из уровня техники, и предложение горячекатаной высокопрочной стали, способной к обработке деформированием и обладающей повышенными усталостной прочностью и сопротивлением к ударам.
Для этого первым объектом изобретения является горячекатаная высокопрочная сталь, отличающаяся тем, что ее химический состав содержит, вес.%:
0,05≤C≤0,1
0,7≤Mn≤1,1
0,5≤Cr≤1,0
0,05≤Si≤0,3
0,05≤Ti≤0,1
Al≤0,07
S≤0,03
P≤0,05,
остальное - железо и литейные примеси,
причем эта сталь обладает бейнитно-мартенситной структурой, способной содержать до 5% феррита.
Согласно предпочтительному варианту осуществления химический состав также содержит в вес.%:
0,08≤С≤0,09
0,8≤Mn≤1,0
0,6≤Cr≤0,9
0,2≤Si≤0,3
0,05≤Ti≤0,09
Al≤0,07
S≤0,03
P≤0,05,
остальное - железо и литейные примеси.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления структура стали согласно изобретению состоит из 70-90% бейнита, 10-30% мартенсита и 0-5% феррита, более предпочтительно 70-85% бейнита, 15-30% мартенсита и 0-5% феррита.
Сталь согласно изобретению может также характеризоваться следующими свойствами, взятыми раздельно или в сочетании:
- пределом прочности при растяжении Rm более или равным 950 МПа,
- относительным удлинением А при растяжении более или равным 10%,
- пределом упругости более или равным 680 МПа,
- соотношением предела упругости к пределу прочности при растяжении Rm менее 0,8.
Вторым объектом изобретения является способ получения ленты из высокопрочной горячекатаной стали согласно изобретению, при котором проводят горячую прокатку сляба следующего химического состава в вес.%:
0,05≤С≤0,1
0,7≤Mn≤1,1
0,5≤Cr≤1,0
0,05≤Si≤0,3
0,05≤Ti≤0,1
Al≤0,07
S≤0,03
P≤0,05,
остальное - железо и литейные примеси,
при этом температура прокатки составляет менее 950°С, затем полученную ленту охлаждают до температуры ниже или равной 400°С, поддерживая при этом скорость охлаждения свыше 50°С/с в диапазоне 800-700°С, указанную ленту сматывают при температуре ниже или равной 250°С.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения состав сляба содержит в вес.%:
0,08≤С≤0,09
0,8≤Mn≤1,0
0,6≤Cr≤0,9
0,2≤Si≤0,3
0,05≤Ti≤0,09
Al≤0,07
S≤0,03
P≤0,05,
остальное - железо и литейные примеси.
В еще одном варианте осуществления на стальную горячекатаную ленту наносят покрытие из цинка или его сплава погружением в ванну жидкого цинка или его сплава в конце намотки и после размотки, затем отжигают.
Способ согласно изобретению состоит прежде всего в горячей прокатке сляба специального состава для получения однородной структуры. Температура прокатки составляет менее 950°С, предпочтительно менее 900°С.
В конце прокатки полученную ленту охлаждают до температуры ниже или равной 400°С при скорости охлаждения более 50°С/с в диапазоне 800-700°С. Такое быстрое охлаждение проводят для того, чтобы образовалось менее 5% феррита, присутствие которого нежелательно, так как титан выделяется преимущественно в этой фазе. Эта скорость охлаждения составляет предпочтительно от 50 до 200°С/с.
Далее способ включает в себя намотку ленты при температуре ниже или равной 250°С. На этом этапе температуру ограничивают для предупреждения отпуска мартенсита, снижающего механическую прочность и повышающего предел упругости, в результате чего ухудшается соотношение предела упругости к пределу прочности при растяжении Rm.
В состав согласно изобретению входит углерод в количестве от 0,05 до 0,100%. Этот элемент является основным для получения положительных механических свойств, но он не должен присутствовать в слишком большом количестве, так как способен вызывать ликвации. При содержании углерода в количестве менее 0,100% обеспечивается, в частности, хорошая свариваемость, повышается способность к обработке деформированием и повышается предел усталости.
В состав входит также марганец в количестве 0,7-1,1%. Марганец повышает предел упругости стали, существенно снижая при этом пластичность, из-за чего ограничивают его содержание. При его содержании менее 1,1% становится возможным также исключение любой ликвации при непрерывной разливке.
В состав входит также хром в количестве 0,50-1,0%. Минимальное содержание 0,50% способствует образованию бейнита в микроструктуре. Однако его содержание ограничивают 1,0%, так как высокое содержание хрома способствует образованию феррита в количестве более 5% из-за его способности образовывать альфа-фазу.
Также в состав входит кремний в количестве 0,05-0,3%. Он существенно повышает предел упругости стали, незначительно снижает ее пластичность и ухудшает способность к покрытию, что и объясняет ограничение его содержания.
Также в состав входит титан в количестве 0,05-0,1%. Этот элемент позволяет существенно повысить механические свойства за счет выделений в процессе прокатки и охлаждения. Он не повышает горячей твердости из-за своего умеренного содержания. Его содержание ограничивают 0,1% для предупреждения снижения сопротивления удару, термической прочности и способности к гибке.
Также в состав входит фосфор в количестве менее 0,05%, так как при большем содержании он может привести к появлению ликвации в процессе непрерывной разливки.
Также в состав входит алюминий в количестве менее 0,07%, который применяется для раскисления стали во время ее выплавки на сталелитейном заводе.
Примеры
В качестве не ограничивающего примера и для лучшего пояснения изобретения производилась выплавка стали определенной марки. Ее состав приведен в следующей таблице:
Остальное - железо и неизбежные при выплавке примеси.
Примененные сокращения:
Из стали марки А изготовили три образца, прокатали при 860°С и подвергли разным видам термомеханической обработки. Изменяли скорость охлаждения в диапазоне 800-700°С и температуру намотки для выявления образовавшихся структурных изменений.
Затем замерили механические свойства полученных сталей. Результаты приведены ниже в таблице.
Микроструктура при 1-м испытании, проведенном согласно изобретению, была бейнитно-мартенситной, а при испытаниях 2 и 3 - ферритно-бейнитной.
Было установлено, что скорость охлаждения в диапазоне 800-700°С, составлявшая менее 50°С/с, приводила к образованию феррита в количестве более 5%. Следовательно, титан выделялся в этот феррит, что препятствовало достижению требуемого уровня механических свойств, в частности высокого показателя Rm.
Однако температура намотки свыше 250°С в сочетании со скоростью охлаждения менее 50°С/с в диапазоне 800-700°С повышает передел упругости без увеличения механической прочности. Следовательно, соотношение Rp0,2/Rm является очень высоким.
Наконец, было установлено, что скорость охлаждения свыше 50°С/с в диапазоне 800-700°С в сочетании с температурой намотки менее 250°С обеспечивает превосходные показатели механической прочности и предела упругости. Бейнитно-мартенситная структура продукта обеспечивает преимущественно положительное соотношение Rp0,2/Rm и относительное удлинение свыше 10%.
Кроме того, сталь согласно изобретению обладает хорошей способностью к нанесению на нее покрытия погружением в ванну жидкого металла, такого как цинк или его сплав, алюминий или один из его сплавов.
Изобретение относится к производству лент из горячекатаной высокопрочной стали бейнитно-мартенситной структуры с содержанием до 5% феррита. В горячем состоянии прокатывают при температуре менее 950°С сляб, содержащий углерод, марганец, хром, кремний, титан, алюминий, серу, фосфор, железо и литейные примеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,05≤С≤0,1, 0,7≤Mn≤1,1, 0,5≤Cr≤1,0, 0,05≤Si≤0,3, 0,05≤Ti≤0,1, Al≤0,07, S≤0,03, Р≤0,05, железо и литейные примеси остальное. Полученную ленту охлаждают до температуры ниже или равной 400°С при скорости охлаждения свыше 50°С/с в интервале 800-700°С и наматывают при температуре ниже или равной 250°С. Повышается усталостная прочность и сопротивляемость к ударам. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 табл.
0,05≤С≤0,1%
0,7≤Mn≤1,1%
0,5≤Cr≤1,0%
0,05≤Si≤0,3%
0,05≤Ti≤0,1%
Al≤0,07%
S≤0,03%
Р≤0,05%,
остальное - железо и литейные примеси,
причем эта сталь обладает бейнитно-мартенситной структурой, способной содержать до 5% феррита.
0,08≤С≤0,09%
0,8≤Mn≤1,0%
0,6≤Cr≤0,9%
0,2≤Si≤O,3%
0,05≤Ti≤0,09%
Al≤0,07%
S≤0,03%
P≤0,05%,
остальное - железо и литейные примеси,
причем эта сталь обладает бейнитно-мартенситной структурой, способной содержать до 5% феррита.
0,05≤С≤0,1%
0,7≤Mn≤1,1%
0,5≤Cr≤1,0%
0,05≤Si≤0,3%
0,05≤Ti≤0,1%
Al≤0,07%
S≤0,03%
Р≤0,05%,
остальное - железо и литейные примеси,
при этом температура прокатки составляет менее 950°С, полученную ленту охлаждают до температуры ниже или равной 400°С при скорости охлаждения свыше 50°С/с в интервале 800-700°С и наматывают при температуре ниже или равной 250°С.
0,08≤С≤0,09%
0,8≤Mn≤1,0%
0,6≤Cr≤0,9%
0,2≤Si≤0,3%
0,05≤Ti≤0,09%
Al≤0,07%
S≤0,03%
P≤0,05%,
остальное - железо и литейные примеси.
| US 6364968 B1, 02.04.2002 | |||
| RU 2152450 C1, 10.07.2000 | |||
| ДВУХФАЗНАЯ СТАЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 1995 |
|
RU2151214C1 |
| US 4472208 A, 18.09.1984 | |||
| US 4501626 A, 26.02.1985 | |||
| Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
