CN112646958A - 一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及公路护栏用结构钢生产制造领域，具体说是一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺。针对一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢热轧后没有达到理想力学性能，通过调整这种结构钢热处理工艺制度，进行600℃～750℃退火热处理。该工艺可大幅度提高低合金高强高耐候结构钢力学性能，尤其是塑韧性有大幅度提高，从而提高公路护栏的安全性，保护交通事故中的人员及车辆安全。本发明所适用的低合金高强高耐候结构钢成分范围，按质量百分数计，结构钢的化学成分为：C≤0.12％；Si≤0.65％；Mn≤1.20％；P：0.07～0.12％；S≤0.030％；Cu：0.20～0.55％；Cr：0.30～1.25％；Ni：0.12～0.65％；Nb≤0.03％，Al≤0.05％，余量为Fe。

Description

一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺
技术领域
本发明涉及公路护栏用结构钢生产制造领域，具体说是一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺。
背景技术
公路护栏是一般用结构钢制造成波纹状护栏板并由立柱支撑的半钢性的连续结构，波形梁护栏钢柔相兼，具有较强的吸收碰撞能量的能力。但是，在实际生产过程中，热轧钢板及轧制后常规的正火处理钢板，力学性能均不能满足公路护栏的要求，不但钢板的屈服强度、抗拉强度延伸率均较低，而且材料没有物理屈服平台，只能用塑性变形量0.2％代替材料的屈服强度，导致材料塑性下降，而且安全裕度不高。因此，需要对该结构钢热轧后的热处理制度进行相应的改善。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，解决该热轧钢板及轧制后常规的正火处理钢板，力学性能均不能满足公路护栏的要求的问题，通过本发明不但使该结构钢强度有所提升，同时应力应变曲线具有物理屈服平台，而且延伸率也大幅度提升，从而满足实际工况的使用要求。
本发明的技术方案是：
一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，具体步骤如下：
1)将铸锭随炉加热至1150℃±20℃，保温1～2h，在锻造机锻造成厚度35mm的板坯，终锻温度控制在900℃以上，然后空冷至室温；
2)将板坯随炉加热至1050℃±20℃，保温1～2h，利用热轧机轧制成板材，终轧温度控制在880℃以上，然后空冷至室温；
3)在600℃～750℃之间进行退火热处理，保温后空冷至室温；
4)退火热处理保温时间根据板材厚度确定，厚度1～5mm板材，保温时间10～20min；超过5mm厚度板材，保温时间按每毫米厚度保温1～4min计算。
所述的公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，热轧机轧制的板材为：厚度4.0mm以下的普通薄板或者厚度4.0mm～20.0mm的普通中厚板。
所述的公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，按质量百分数计，结构钢的化学成分为：C≤0.12％；Si≤0.65％；Mn≤1.20％；P：0.07～0.12％；S≤0.030％；Cu：0.20～0.55％；Cr：0.30～1.25％；Ni：0.12～0.65％；Nb≤0.03％，Al≤0.05％，余量为Fe。
所述的公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，该结构钢的化学成分中，P含量优选范围为0.07～0.10％。
本发明的设计思想是：
本发明涉及的低合金高强高耐候结构钢，热加工后进行600℃～750℃的退火处理，部分消除了由于加工硬化导致的位错塞积和晶格畸变能，固溶原子更易于扩散，部分珠光体分解，从而更有利于柯氏气团的钉扎作用；同时，在此温度区间相当于进行再结晶退火，铁素体易形成等轴晶，配合少量的珠光体，从而可以制备出具有物理屈服平台具有良好力学性能的低合金高强高耐候结构钢。
为了提高低合金高强高耐候结构钢的力学性能，根据上述强化机理，采取了以下措施：本发明通过对低合金高强高耐候结构钢热加工后进行600℃～750℃的退火处理，解决该材料热轧钢板及热轧后常规正火处理力学性能不满足公路护栏要求的问题，通过本发明不但使其强度有所提升，具有物理屈服平台，而且延伸率也大幅度提高，从而满足实际工况的使用要求。
本发明的优点及有益效果在于：
1、本发明可显著提高这种低合金高强高耐候结构钢的力学性能，同时使结构钢具有物理屈服平台，屈服强度大于415MPa，抗拉强度大于560MPa，延伸率在28％以上。
2、本发明所用工艺方法简单，便于操作。使用均为常规设备，成本较低，具有良好的推广性。
3、本发明涉及的低合金高强高耐候结构钢因具有良好的耐候性能和低温冲击韧性，在我国公路护栏、桥梁、集装箱等领域有广泛应用前景。
附图说明
图1为低合金高强高耐候结构钢制备工艺流程图。
图2(a)-(b)为低合金高强高耐候结构钢不同热处理制度的光学显微组织照片；其中，图2(a)低合金高强高耐候结构钢轧制态光学显微组织照片，图2(b)低合金高强高耐候结构钢680℃退火光学显微组织照片。
图3为低合金高强高耐候结构钢不同热处理工艺的室温拉伸应力应变曲线。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
如图1所示，本发明实施例中，低合金高强高耐候结构钢的制备方法如下：
(1)采用真空感应炉冶炼，浇铸成25Kg铸锭，将铸锭随炉加热至1150℃保温1h后，在锻造机锻造成厚度的35mm板坯，终锻温度950℃，然后空冷至室温；
(2)将板坯随炉加热至1050℃保温1h后，采用热轧机轧制成厚度1～12mm的板材，终轧温度900℃，然后空冷至室温；
(3)在600℃～750℃之间进行退火热处理，保温后空冷至室温，保温时间按板材厚度确定。
如表1所示，实施例中低合金高强高耐候结构钢成分：
表1实施例低合金高强高耐候结构钢成分(wt.％，余量Fe)
C Mn Si P S Cr Cu Ni Nb Al
实施例1 0.098 1.20 0.39 0.099 0.004 0.83 0.38 0.25 0.026 0.041
对实施例进行不同温度热处理，表2列出不同热处理工艺的室温拉伸性能结果。
表2不同热处理工艺的室温拉伸性能
样品编号 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 延伸率％
热轧态 385 509 22.5
热轧+500℃退火 405 565 23.0
热轧+600℃退火 549 649 28.0
热轧+680℃退火 532 633 31.0
热轧+750℃退火 495 616 29.5
热轧+800℃退火 464 608 23.5
表2中：板材厚度分别为1mm、3mm、6mm、9mm、12mm，保温时间分别为10min、15min、20min、30min、40min，室温拉伸性能取平均值。
如图2(a)-图2(b)所示，通过对轧制态和退火态低合金高强高耐候结构钢微观组织观察，经过退火后，大块珠光体分解，带状组织减弱，而根据拉伸性能结果表明，退火态屈服强度明显高于轧制态，延伸率也有大幅度提高。
如图3所示，根据应力应变曲线图，可以看到退火态有明显的屈服平台，同时也可观察到强度和塑性较轧制态更好。
实施例结果表明，本发明针对一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢热轧后没有达到理想力学性能，通过调整这种结构钢热处理工艺制度，进行600℃～750℃退火热处理。该工艺可大幅度提高低合金高强高耐候结构钢力学性能，尤其是塑韧性有大幅度提高，从而提高公路护栏的安全性，保护交通事故中的人员及车辆安全。

Claims (4)

1.一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：
1)将铸锭随炉加热至1150℃±20℃，保温1～2h，在锻造机锻造成厚度35mm的板坯，终锻温度控制在900℃以上，然后空冷至室温；
2)将板坯随炉加热至1050℃±20℃，保温1～2h，利用热轧机轧制成板材，终轧温度控制在880℃以上，然后空冷至室温；
3)在600℃～750℃之间进行退火热处理，保温后空冷至室温；
4)退火热处理保温时间根据板材厚度确定，厚度1～5mm板材，保温时间10～20min；超过5mm厚度板材，保温时间按每毫米厚度保温1～4min计算。
2.按照权利要求1所述的公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，其特征在于，热轧机轧制的板材为：厚度4.0mm以下的普通薄板或者厚度4.0mm～20.0mm的普通中厚板。
3.按照权利要求1所述的公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，其特征在于，按质量百分数计，结构钢的化学成分为：C≤0.12％；Si≤0.65％；Mn≤1.20％；P：0.07～0.12％；S≤0.030％；Cu：0.20～0.55％；Cr：0.30～1.25％；Ni：0.12～0.65％；Nb≤0.03％，Al≤0.05％，余量为Fe。
4.按照权利要求3所述的公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的热处理工艺，其特征在于，该结构钢的化学成分中，P含量优选范围为0.07～0.10％。
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