專利名稱：屈服強(qiáng)度800MPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)韌鋼板，特別涉及一種屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
易焊接高強(qiáng)韌鋼是重要的工程結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、橋梁結(jié)構(gòu)、 建筑結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域中。隨著各種工程建設(shè)向大型化發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)減重的要求愈加迫切，所用鋼板的強(qiáng)度級(jí)別逐漸提高，要求鋼板具有高的強(qiáng)度和低溫韌性，同時(shí)，出于簡(jiǎn)化施工程序和降低工程造價(jià)的考慮，又要求具有優(yōu)良的焊接性能，即具有較低的焊接裂紋敏感性指數(shù) (Pcm ( O. 20% )。從20世紀(jì)60年代起，世界各國(guó)先后開展了易焊接高強(qiáng)韌鋼的研制。目前，易焊接高強(qiáng)韌鋼板的生產(chǎn)在工藝上分為調(diào)質(zhì)和非調(diào)質(zhì)兩種。調(diào)質(zhì)工藝穩(wěn)定性較好，比較適合于大厚度鋼板，但是，調(diào)質(zhì)工藝需要進(jìn)行兩次熱處理，工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，成本較高；非調(diào)質(zhì)工藝是以熱機(jī)械控制軋制為基礎(chǔ)，采用適當(dāng)?shù)睦鋮s工藝，綜合利用各種強(qiáng)化手段，可以大幅度降低鋼中合金元素添加量，改善焊接性能。由于不需要進(jìn)行復(fù)雜的熱處理，因此生產(chǎn)周期大為縮短，制造成本也得以降低。目前已有不少易焊接高強(qiáng)韌鋼板的制造專利，從性能上看，專利CN102191430A， CN1932063A, CN101787489A, CN101418418A等，其強(qiáng)度級(jí)別均彡690MPa，達(dá)不到本發(fā)明的 800MPa。從工藝來(lái)看，對(duì)于已有的涉及易焊接高強(qiáng)韌鋼板的專利或現(xiàn)有產(chǎn)品，大部分都是采用控制軋制+離線熱處理的方法，以獲得高強(qiáng)韌的性能要求，如專利CN101812634A，采用的是調(diào)質(zhì)工藝，雖然其強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到了 800MPa，但多出的熱處理工序使得生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板及其生產(chǎn)工藝。通過合理添加合金元素，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm < O. 2 %，采用控軋控冷工藝， 使其鋼板組織為貝氏體，屈服強(qiáng)度Rpa2 > 800MPa，抗拉強(qiáng)度Rm > 900MPa,斷后伸長(zhǎng)率> 14%，-40°C沖擊功> IOOJ0為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案所述鋼板以重量百分比計(jì)的化學(xué)成分組成如下C 0. 04 O. 07%、Si :0. 15 O. 35 %、Mn :1· 4 I. 8 %、P 彡 O. 020 %、S 彡 O. 010 %、Cr 0. 10 O. 20 %、Ni 0. 10 O. 20%,Mo :0. 15 O. 25%,Nb :0. 04 O. 06%,Ti :0. 01 O. 02%,B :0. 001 O. 002%,
其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，并滿足下列焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B 彡 O. 20%。以下對(duì)本發(fā)明的屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板中所含組分的作用及其用量的選擇具體分析說明
C C對(duì)材料的強(qiáng)度、低溫韌性、焊接性能起著重要的作用。C的含量控制過低(如低于O. 025%),則不能夠保證強(qiáng)度，含量過高時(shí)(如高于O. 10% )，則焊接性能和低溫韌性較難控制。本發(fā)明中，C含量選擇在O. 04 O. 07%，能夠保證一定的強(qiáng)度、韌性及良好的焊接性。Si =Si是煉鋼脫氧的必要元素，可以增加材料的強(qiáng)度，但損害材料的低溫韌性及焊接性能，因此Si的含量控制在O. 15 O. 35%。Mn Mn是典型的奧氏體穩(wěn)定化元素，能夠提高鋼的淬透性，并起到固溶強(qiáng)化作用， 在低碳條件下對(duì)提高材料的強(qiáng)度有著顯著的作用，因此當(dāng)生產(chǎn)強(qiáng)度較高的鋼時(shí)，Mn的含量不宜過低，且Mn的價(jià)格相對(duì)低廉，但過量的Mn使得連鑄過程較難控制，易與P、S等元素形成偏析，嚴(yán)重惡化材料的沖擊性能及焊接性能。因此Mn的含量控制在I. 40 I. 80%。Cr =Cr是鋼中重要的強(qiáng)化元素之一，可使CCT曲線右移。Cr和Mn配合，能有效提高鋼的淬硬性，且其偏析傾向較Mn小。但Cr含量過高，會(huì)降低鋼的韌性，增加焊接裂紋敏感性。因此Cr的含量控制在O. 10 O. 20%。Ni =Ni能提高鋼的淬透性，顯著改善鋼材的低溫韌性，是提高鋼的強(qiáng)韌性的有利元素，基本不會(huì)對(duì)鋼的可焊性和焊接熱影響區(qū)韌性造成不利影響，但含量過高會(huì)增加合金成本，故控制在O. 10 O. 20 %。Mo =Mo能顯著提高鋼板的強(qiáng)度，有助于微細(xì)貝氏體的形成，但含量過高，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且降低了材料的焊接性能。因此Mo的添加范圍選擇在O. 15 O. 25%。Nb =Nb是控軋控冷鋼中的重要元素，Nb的加入能夠阻止奧氏體變形后的再結(jié)晶， 提高奧氏體未再結(jié)晶溫度。Nb還可以顯著抑制鐵素體轉(zhuǎn)變，隨著冷速的增加，Nb的抑制作用增強(qiáng)，鐵素體晶粒尺寸細(xì)化。因此Nb的含量控制在O. 04 O. 06%。Ti =Ti的主要作用是固氮和完全脫氧，Ti的含量過高，固氮效果達(dá)到飽和，過剩的 Ti會(huì)使材料的韌性下降，因此Ti含量控制在O. 01 O. 02%。B B能提高鋼板的淬透性，但是過量的B易引起晶界偏聚，損害鋼板的沖擊韌性和焊接性，因此B含量控制在O. 001 O. 002%。P、S :P、S作為鋼中的有害元素，對(duì)鋼的低溫沖擊和焊接性具有較大的損害作用，理論上要求越低越好，但是考慮到煉鋼可操作性和煉鋼成本，控制P < O. 020 %, S 彡 O. 010%。一種屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板的生產(chǎn)工藝，其包括如下步驟(I)根據(jù)上述化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；(2)在加熱工序中，板坯加熱溫度為1200 1220°C，保溫I. 5 2. 5h ;(3)在軋制工序中，粗軋開軋溫度彡1030°C，粗軋終軋溫度彡980°C，道次變形率為10 30% ;精軋開軋溫度870 890°C，精軋終軋溫度為770 800°C，道次變形率為 10 30%，總壓縮比彡5 ；(4)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷速為20 40°C /s,終冷溫度為350 450°C，之后空冷至室溫。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果I、通過合理設(shè)計(jì)化學(xué)成分，其焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm ^ O. 20%，鋼板焊接性能優(yōu)良。采用控制軋制+控制冷卻工藝，無(wú)后續(xù)熱處理，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，周期短，效率高。2、通過合理設(shè)計(jì)成分和軋制工藝，制得的鋼板組織為貝氏體，屈服強(qiáng)度Rpa2 > 800Mpa，抗拉強(qiáng)度Rni > 900Mpa，斷后伸長(zhǎng)率> 14%，_40°C沖擊功> 100J。


圖I為實(shí)施例I中鋼板縱截面的顯微組織照片；圖2為實(shí)施例2中鋼板縱截面的顯微組織照片；圖3為實(shí)施例3中鋼板縱截面的顯微組織照片；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及若干較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I該鋼由以下組分組成(wt%) C 0. 06%, Si 0. 25%,Mn 1. 59%，P :0. 0077%, S O. 0059%, Cr 0. 15%, Ni :0. 15%, Mo :0. 20%, Nb :0. 05%, Ti :0. 016%, B :0. 0016%，其余
為Fe和不可避免的雜質(zhì)，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B = O. 18%。(I)根據(jù)上述化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；(2)在加熱工序中，板坯加熱溫度為1200 1220°C，保溫I. 5 2. 5h ;(3)在軋制工序中，粗軋開軋溫度彡1030°C，粗軋終軋溫度彡980°C，道次變形率為10 30% ;精軋開軋溫度870 890°C，精軋終軋溫度為770 800°C，道次變形率為 10 30%，總壓縮比彡5，成品厚30mm ;(4)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷速為30°C /s，終冷為400°C。得到鋼板的力學(xué)性能見表I。實(shí)施例2該鋼由以下組分組成(wt%) C 0. 06%, Si 0. 25%,Mn 1. 59%，P :0. 0077%, S O. 0059%, Cr 0. 15%, Ni :0. 15%, Mo :0. 20%, Nb :0. 05%, Ti :0. 016%, B :0. 0016%，其余
為Fe和不可避免的雜質(zhì)，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B = O. 18%。(I)根據(jù)上述化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；(2)在加熱工序中，板坯加熱溫度為1200 1220°C，保溫I. 5 2. 5h ;(3)在軋制工序中，粗軋開軋溫度彡1030°C，粗軋終軋溫度彡980°C，道次變形率為10 30% ;精軋開軋溫度870 890°C，精軋終軋溫度為770 800°C，道次變形率為 10 30%，總壓縮比彡5，成品厚30mm ;(4)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷速為20°C /s，終冷為350°C。得到鋼板的力學(xué)性能見表I。實(shí)施例3該鋼由以下組分組成(wt%) C 0. 06%, Si 0. 25%,Mn 1. 59%，P :0. 0077%, S
O.0059%, Cr 0. 15%, Ni :0. 15%, Mo :0. 20%, Nb :0. 05%, Ti :0. 016%, B :0. 0016%，其余
為Fe和不可避免的雜質(zhì)，焊接裂紋敏感性指數(shù)
Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B = O. 18%。(I)根據(jù)上述化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；(2)在加熱工序中，板坯加熱溫度為1200 1220°C，保溫I. 5 2. 5h ;(3)在軋制工序中，粗軋開軋溫度彡1030°C，粗軋終軋溫度彡980°C，道次變形率為10 30% ;精軋開軋溫度870 890°C，精軋終軋溫度為770 800°C，道次變形率為 10 30%，總壓縮比彡5，成品厚30mm ;(4)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷速為40°C /s，終冷為450°C。得到鋼板的力學(xué)性能見表I。表I本發(fā)明實(shí)施例1-3涉及的易焊接高強(qiáng)韌鋼板力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板，其特征在于，所述鋼板以重量百分比計(jì)的化學(xué)成分組成如下c 0. 04 O. 07 %、Si :0· 15 O. 35 %、Mn :L 4 L 8 %、 P 彡 O. 020%, S 彡 O. 010%, Cr 0. 10 O. 20%, Ni 0. 10 O. 20%, Mo 0. 15 O. 25%, Nb 0. 04 O. 06%, Ti 0. 01 O. 02%, B 0. 001 O. 002%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)，并滿足如下的焊接裂紋敏感性指數(shù)(Pcm)要求Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B 彡 O. 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板，其特征在于所制得鋼板的組織為貝氏體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板，其特征在于該鋼板屈服強(qiáng)度> 800MPa，抗拉強(qiáng)度Rm > 900MPa，斷后伸長(zhǎng)率> 14%，_40°C沖擊功> 100J。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板，特征在于其按照如下工藝生產(chǎn)的(1)在冶煉、澆鑄工序中，按照權(quán)利要求I所述的化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；(2)在加熱工序中，板坯加熱溫度為1200 1220°C，保溫I.5 2. 5h ;(3)在軋制工序中，粗軋開軋溫度<1030°C，粗軋終軋溫度> 980°C，道次變形率為 10 30%;精軋開軋溫度870 890°C，精軋終軋溫度為770 800°C，道次變形率為10 30*%，總壓縮比> 5 ；(4)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷速為20 40°C/s，終冷溫度為350 450°C， 之后空冷至室溫。
5.一種屈服強(qiáng)度SOOMPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板的生產(chǎn)工藝，其包括如下步驟(1)在冶煉、澆鑄工序中，按照C :0. 04 O. 07%,Si 0. 15 O. 35%,Mn :1· 4 I. 8%, P 彡 O. 020%, S 彡 O. 010%, Cr :0. 10 O. 20%, Ni :0. 10 O. 20%, Mo :0. 15 O. 25%, Nb :0. 04 O. 06%,Ti :0. 01 O. 02%,B :0. 001 O. 002%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯的；(2)在加熱工序中，板坯加熱溫度為1200 1220°C，保溫I.5 2. 5h ;(3)在軋制工序中，粗軋開軋溫度<1030°C，粗軋終軋溫度> 980°C，道次變形率為 10 30%;精軋開軋溫度870 890°C，精軋終軋溫度為770 800°C，道次變形率為10 30*%，總壓縮比> 5 ；(4)在冷卻工序中，采用水冷卻系統(tǒng)，冷速為20 40°C/s，終冷溫度為350 450°C， 之后空冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種屈服強(qiáng)度800MPa級(jí)易焊接高強(qiáng)韌鋼板及其生產(chǎn)工藝，包括以下重量百分比含量的化學(xué)成分組成C0.04～0.07％、Si0.15～0.35％、Mn1.4～1.8％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr0.10～0.20％、Ni0.10～0.20％、Mo0.15～0.25％、Nb0.04～0.06％、Ti0.01～0.02％、B0.001～0.002％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過對(duì)合金成分的合理設(shè)計(jì)，保證Pcm≤0.20％，采用控軋控冷工藝，制得的鋼板成品厚度≥15mm，組織為貝氏體，屈服強(qiáng)度Rp0.2＞800MPa，抗拉強(qiáng)度Rm＞900MPa，斷后伸長(zhǎng)率＞14％，-40℃沖擊功＞100J。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，周期短，成本低，鋼板焊接性能、冷彎性能和板型良好，可廣泛用于工程機(jī)械、建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C22C38/54GK102605294SQ201210113828
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者張寬, 曲錦波, 楊漢, 鎮(zhèn)凡 申請(qǐng)人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司