СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА, В ЧАСТНОСТИ СТАЛЬНОЙ ЛЕНТЫ, С ДВУХФАЗНОЙ СТРУКТУРОЙ Российский патент 2013 года по МПК C21D8/02 C23C2/06 C22C38/22 C22C38/24 

Изобретение относится к способу изготовления полуфабриката, в частности стальной ленты с двухфазной структурой, сокращенно именуемой стальной лентой из DP (двухфазной стали), и с пределом прочности на растяжение от 500 до 1000 МПа.

Высокопрочные стальные листы с хорошими пластическими свойствами, устойчивостью структуры и механическими свойствами до 600°C востребованы во многих областях.

Сюда относится, к примеру, автомобилестроение, где, с одной стороны, стараются за счет уменьшения веса кузовных конструктивных элементов добиться снижения выбросов в окружающую среду, так как при уменьшении веса может быть снижен расход топлива.

С другой стороны, однако, имеется желание добиться повышенной прочности использованных стальных листов.

И, наконец, стальные листы должны быть пригодны и для термообработки посредством погружения в расплав.

У сталей с уже заданной двухфазной структурой имеется недостаток, заключающийся в том, что при нагревании свыше 200°C, происходящем во время или в сочетании с термообработкой посредством погружения в расплав, как правило, выявляется нежелательный, четко выраженный предел текучести.

В силу такого рода нетермостойкости материалов, начиная с 200°C, такие полуфабрикаты, как ленты, листы, трубы и прочие конструктивные элементы или детали из стали с двухфазной структурой, становятся непригодными для термообработки посредством погружения в расплав.

Поэтому в основе изобретения лежит задача создать способ изготовления полуфабриката, в частности стальной ленты с двухфазной структурой, при осуществлении которого не требуются большие затраты и посредством которого можно изготавливать стальную ленту с двухфазной структурой, которая имеет не только оптимальные пластические свойства, но термостойкость до 600°C, и которая, тем самым, пригодна для термообработки посредством погружения в расплав.

Указанная задача решается в соответствии с изобретением посредством способа изготовления полуфабриката, в частности стальной ленты с двухфазной структурой и с пределом прочности на растяжение от 500 до 1000 МПа, отличающегося тем, что для создания структуры из твердых компонентов, таких как мартенсит, бейнит, карбид с незначительным содержанием остаточного аустенита в ферритовой матрице, которая не содержит растворенные элементы внедрения (IF-Charakter), растворенные в ферритовой матрице элементы внедрения, такие как углерод и азот, связываются посредством образующих карбид, нитрид или карбонитрид легирующих элементов, таких как Al, Mo, Nb, Ti, V.

Содержание легирующих элементов при этом стехиометрически согласуется с содержанием феррита и растворимостью углерода и азота при температуре последующего нагревания или термообработки двухфазной структуры.

Тем самым, добиваются того, что полуфабрикат или изготовленный из него конструктивный элемент и после последующей термообработки или нагрева, в частности термообработки посредством погружения в расплав, и, в случае необходимости, последующего дрессирования, сохраняет характерные для стали с двухфазной структурой свойства в отношении структуры, прочности, минимальной продольной деформации, соотношения пределов текучести и n-значения.

Для изготовления горячекатанной ленты с двухфазной структурой горячекатанную ленту после ее выхода с линии ступенчато расположенных клетей прокатного стана в двухфазной зоне охлаждают для регулировки подходящего количества остаточного аустенита, а затем с ускорением охлаждают до температуры ниже температуры начала или окончания процесса образования мартенсита.

При изготовлении холоднокатанной ленты с двухфазной структурой, напротив, холоднокатанная лента для регулировки подходящего количества остаточного аустенита в двухфазной зоне нагревается, а затем с ускорением охлаждается до температуры ниже температуры начала или окончания процесса образования мартенсита.

В предпочтительном варианте эта термообработка производится в установке для непрерывного отжига.

Пример

Чтобы исключить воздействие растворенного азота N на поведение при старении, процентное содержание N должно быть минимальным и должно быть связано посредством добавления алюминия Al и, в случае необходимости, титана Ti. Также для связывания азота может быть использовано соответственно повышенное содержание ванадия V.

Таблица 1 демонстрирует возможные химические соединения.

Таблица 1 Химическое соединение вариант IF-DP в процентах по массе Nr, Варианты C Si Mn P S Al Mo Ti Nb V Cr N 1 Рекомендация 0,06 0,35 1,1 0,02 0,004 0,025 - - - - 0,65 min 2 Mo             0,2           3 MoV 0,06 0,35 1,1 0,02 0,004 0,025 0,1 - - 0,05 0,65 min 4 V             -     0,1    

На последующих чертежах представлено:

на фиг.1 - в качестве примера кривая охлаждения стального листа после горячей прокатки, для установления двухфазной структуры и

на фиг.2 - типичная диаграмма в координатах «напряжение - деформация» для стали с двухфазной структурой с небольшим соотношением пределов текучести (≤75%) и без четко выраженного предела текучести.

На фиг.1 слева по оси времени нанесена градация процентного содержания аустенита, а справа - градация температуры в сердцевине (Core Temperature).

В качестве примера кривая охлаждения стального листа показана после горячей прокатки для установления двухфазной структуры.

При этом сначала охлаждается ферритовая зона, причем бóльшая часть аустенита в течение небольшого отрезка времени преобразуется в феррит. За этим первым этапом охлаждения может последовать период выдержки или же непосредственно производится дальнейшее охлаждение до температур ниже температуры начала образования мартенсита. При этом еще имеющийся остаточный аустенит преобразуется в мартенсит и создает вторую, твердую фазу. Стремятся к температурам металла при смотке примерно в 200°C.

Сплошной линией показан распад аустенита с увеличением времени охлаждения. Пунктирная кривая демонстрирует - также с увеличением времени охлаждения - снижение температуры в сердцевине, причем явно между 600°C и температурой выравнивания 200°C охлаждение происходит с ускорением.

Изобретение относится к способу изготовления полуфабриката, в частности стальной ленты с двухфазной структурой и с пределом прочности на растяжение от 500 до 1000 МПа. Для обеспечения пластических свойств и термостойкости до 600° в стальной ленте создают структуру из твердых компонентов, таких как мартенсит, бейнит, карбид с незначительным процентным содержанием остаточного аустенита в ферритовой матрице, которая в полной мере свободна от промежуточно растворенных элементов (IF-Charakter), а промежуточно растворенные в ферритовой матрице элементы, такие как углерод и азот, связываются посредством образующих карбид, нитрид или карбонитрид легирующих элементов, таких как Аl, Мо, Nb, Ti, V. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ изготовления стальной ленты с двухфазной структурой и с пределом прочности на растяжение от 500 до 1000 МПа, отличающийся тем, что для создания структуры из твердых компонентов, таких как мартенсит, бейнит, карбид с незначительным содержанием остаточного аустенита в ферритовой матрице, которая не содержит растворенных элементов внедрения, растворенные в ферритовой матрице элементы внедрения, такие как углерод и азот, связывают посредством образующих карбид, нитрид или карбонитрид легирующих элементов, таких как Al, Mo, Nb, Ti, V, причем содержание вышеупомянутых легирующих элементов стехиометрически согласуют с содержанием феррита и растворимостью углерода и азота в феррите при температуре последующей термообработки или последующего нагревания, в частности термообработки посредством погружения в расплав, и горячекатаную ленту после выхода с линии ступенчато расположенных клетей прокатного стана в двухфазной зоне охлаждают для установления подходящего для получения желаемого класса прочности количества остаточного аустенита, и затем с ускорением охлаждают до температуры ниже температуры начала или окончания процесса образования мартенсита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют при температуре от 400°С до А₃.

3. Способ изготовления стальной ленты с двухфазной структурой и с пределом прочности на растяжение от 500 до 1000 МПа, отличающийся тем, что для создания структуры из твердых компонентов, таких как мартенсит, бейнит, карбид с незначительным содержанием остаточного аустенита в ферритовой матрице, которая не содержит растворенных элементов внедрения, растворенные в ферритовой матрице элементы внедрения, такие как углерод и азот, связывают посредством образующих карбид, нитрид или карбонитрид легирующих элементов, таких как Al, Mo, Nb, Ti, V, причем содержание вышеупомянутых легирующих элементов стехиометрически согласуют с содержанием феррита и растворимостью углерода и азота в феррите при температуре последующей термообработки или последующего нагревания, в частности термообработки посредством погружения в расплав, и холоднокатаную ленту для установления подходящего количества остаточного аустенита в зоне двухфазной структуры нагревают, и затем с ускорением охлаждают до температуры ниже температуры начала или окончания процесса образования мартенсита.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что термообработку для установления двухфазной структуры в холоднокатанной ленте производят в предпочтительном варианте в установке для непрерывного отжига.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что термообработку осуществляют при температуре от 400°С до А₃.