一種低合金鋼板及鋼板的熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低合金鋼板及鋼板的熱處理方法，該低合金高強鋼的化學成分重量百分比為：C:0.12～0.20wt%、Si：0.20～0.60wt%、Mn：1.20～1.80wt%、P≤0.030wt%、S≤0.030wt%、Nb：0.020～0.080wt%、V≤0.050wt%、Ti：0.010～0.060wt%、Al：0.015～0.045wt%，其余為Fe和微量雜質。本發(fā)明可以有效減少鋼板熱處理后的強度損失，屈服強度和抗拉強度較常規(guī)正火鋼板提高30MPa以上，可有效減少正火鋼板的合金元素含量，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種低合金鋼板及鋼板的熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于中厚板鋼板生產(chǎn)領域，主要涉及一種低合金鋼板及鋼板的熱處理方法。
【背景技術】
[0002]正火鋼板廣泛應用于壓力容器、高層建筑、橋梁、工程機械等領域，具有不可替代的作用，特別是一些風電、容器項目，在項目設計時就強制要求使用正火鋼板。
[0003]傳統(tǒng)的正火工藝，加熱后空冷，冷卻速度較慢，鋼板的晶粒在高溫下長大，機械性能尤其是強度性能下降幅度較大。采用提高碳元素、合金元素含量的方法保證鋼板的強度性能，會導致焊接性能惡化，同時又會提高冶煉成本。
[0004]CN101831532A提供了一種鋼板正火后加速冷卻工藝方法，鋼板在熱處理爐中加熱溫度為850~950°C，冷速控制在2~20°C /s，鋼板表面終冷溫度控制在400-700°C，冷卻方式為氣霧冷卻和層流冷卻結合或氣霧冷卻和噴射冷卻結合。
[0005]CN10131 9270A提供了一種提高正火后鋼板力學性能的熱處理方法，鋼板加熱溫度為Ac3以上30~50°C，保溫3~40min，出爐后采用淬火機進行弱水冷處理，鋼板表面終冷溫度控制在600~800°C。
[0006]CN102605238A提供了一種50公斤級正火鋼板，其化學成分為:C: 0.05~0.25wt%、Si:0.10 ~0.50wt%、Μη:0.80 ~1.60wt%、Cu 0.40wt%、Mo 0.13wt%、Ni:(0.40wt%、P..( 0.020wt%、S..( 0.020wt%、Nb..( 0.030wt%、V..( 0.040wt%、T1:0.010 ~0.060wt%、Al:0.02~0.lwt%，其余為Fe和其他不可避免的雜質。熱處理采用常規(guī)正火處理，鋼板在加熱爐中加熱溫度為910°C，保溫時間44~62min，出爐后空冷。
[0007]CN102719737A提供了一種屈服強度460MPa級正火高強韌鋼板及其制造方法，其化學成分為:C:0.14wt% ~0.20wt%, S1:0.20wt% ~0.60wt%, Μη:1.20wt% ~1.70wt%, V:
0.12wt% ~0.20wt%, N1:0.15wt% ~0.40wt%, N:0.005wt% ~0.020wt%, Alt:0.005wt% ~
0.040wt%,P ^ 0.015wt%, S ^ 0.005wt%,其余為鐵Fe和不可避免的雜質。采用控軋+常規(guī)正火方式生產(chǎn)，鋼板正火溫度控制在880~920°C，保溫時間15~40min，出爐后空冷。
[0008]上述專利文獻公開的技術方案存在如下不足:一是需要添加N1、V或N1、Mo、Nb、V、T1、Cu等微合金元素，合金含量大，成本高；二是采用常規(guī)正火，晶粒粗大、厚度方向均勻性差，鋼板韌性差，且能耗大；三是冷速較低，鋼板的可控終冷溫度較高，正火后水冷工藝應用的靈活性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種低合金高強鋼板，通過加快正火后鋼板的冷卻速度、控制相變類型、細化組織、提高鋼板的強度性能，并且保持鋼板的韌性不降低、改善鋼板的可焊接性能，并提供該鋼板的熱處理方法。
[0010]本發(fā)明提供的低合金高強度鋼板，其組成為:C: 0.12~0.20wt%、S1:0.20~0.60wt%、Μη:1.20 ~1.80wt%、P 0.030wt%、S 0.030wt%、Nb:0.020 ~0.080wt%、V:(0.050wt%、Ti:0.010 ~0.060wt%、Al:0.015 ~0.045wt%，其余為 Fe 和不可避免的雜質。所述鋼板的厚度為8~80mm厚度。
[0011]優(yōu)選地，所述鋼板的化學成分的質量百分比為:C:0.15~0.18wt%、S1:0.20~0.45wt%、Μη:1.40 ~1.60wt%、P ≤0.020wt%、S ≤0.015wt%、Nb:0.030 ~0.050wt%、V:≤0.040wt%、Ti:0.015 ~0.035wt%、A1:0.020 ~0.045wt%，其余為 Fe 和微量雜質。
[0012]本發(fā)明各元素的作用如下:
[0013]碳:作為最主要的固溶強化元素，顯著提高鋼的強度。但碳對提高鋼的沖擊韌性尤其是上平臺沖擊功非常不利，還明顯損害焊接性能。因此，本發(fā)明的鋼板限定C含量在
0.12~0.20wt%范圍內(nèi)，其優(yōu)選范圍為0.15~0.18wt%。
[0014]硅:鋼中脫氧元素之一，同時具有較強的固溶強化作用，但過量的Si將惡化鋼的韌性及焊接性能。因此，本發(fā)明的鋼板限定硅含量在0.20~0.60wt%，其優(yōu)選范圍為0.20~
0.45wt%0
[0015]錳:鋼的強化元素之一，同時也是脫氧、硫元素，為保證正火處理后鋼板的強度，改善鋼板的韌性，需要在鋼中加入> 0.80wt%的Μη。但Μη元素含量太高，也會惡化鋼板的可焊接性。因此，本發(fā)明的鋼板限定Μη含量在1.20~1.80wt%范圍內(nèi)，其優(yōu)選范圍為1.40~
1.60wt%o
[0016]鈮:典型的微合金強化元素，對于正火鋼，可有效提高鋼板的強度，并改善鋼板的韌性，但Nb是貴金屬元素。因此，本發(fā)明涉及的鋼板限定Nb含量在0.020~0.080wt%范圍內(nèi)，其優(yōu)選范圍為0.030~0.050wt%。
[0017]鈦:鋼中加入少量Ti是為了形成納米級尺寸的TiN粒子，可以細化鑄坯加熱過程中奧氏體晶粒。Ti含量應控制在0.005~0.040wt%范圍內(nèi)，低于0.005wt%所形成TiN數(shù)量稀少，細化晶粒作用很??；高于0.05wt%將形成微米級尺寸的液析TiN，不僅無法細化晶粒作用，而且對鋼板韌性有害。因此，本發(fā)明的鋼板限定Ti含量在0.010~0.060wt%范圍內(nèi)，其優(yōu)選范圍為0.015~0.035wt%o
[0018]釩:是典型的微合金強化元素，但V含量是貴金屬元素，且加入量過高也對導致鋼板焊接熱影響區(qū)的性能惡化。因此，本發(fā)明的鋼板限定V含量< 0.050wt%，其優(yōu)選范圍為≤0.040wt%。
[0019]鋁:是強脫氧元素，還可與N結合形成A1N，能夠起到細化晶粒作用。相應標準中規(guī)定A1含量> 0.015wt%，但A1含量過高是會對連鑄生產(chǎn)、鋼中夾雜物等造成負面影響。因此，本發(fā)明的鋼板限定A1含量≤0.015wt%，其優(yōu)選范圍為≤0.020wt%。
[0020]磷和硫:鋼中雜質元素，顯著降低塑韌性和焊接性能，特別是Μη含量較高時S含量應嚴格控制在較低水平，因此，本發(fā)明涉及的鋼板優(yōu)選范圍為Ρ ( 0.020wt%, S^0.015wt%。
[0021]通過改善合金鋼的組成，可以使上述組成的鋼板其強度達到460MPa。
[0022]本發(fā)明還提供了一種鋼板的熱處理方法，所述方法包括:
[0023]將鋼板加熱至760~820°C，該溫度低于臨界溫度約30_7(TC，并保溫5~30min進行兩相區(qū)正火，之后以2~35°C /s速度進行冷卻，終冷溫度為300~650°C。
[0024]優(yōu)選的，采用高密度管層流裝置或淬火機對鋼板進行冷卻。
[0025]采用此方法進行兩相區(qū)正火時，鋼板中可以保留約10%_30%的未熔鐵素體，未熔鐵素體存在可以有效阻止奧氏體晶粒長大，從而細化晶粒；并防止應力集中和內(nèi)部裂紋擴展；且可使P、s等脆化雜質在鐵素體富集，減少其在奧氏體晶界上的偏析。
[0026]本發(fā)明還提供了一種鋼板的制備方法，包括
[0027]1)冶煉和鑄造:采用轉爐或電爐冶煉，鑄造采用連鑄。
[0028]2)中厚板軋機軋制:連鑄坯在加熱爐中加熱，加熱溫度為1150_1250°C，時間為2-6小時，加熱后進行軋制。軋制工藝為:粗軋軋制3~8道次，粗軋終軋溫度為1000~1140°C;精軋軋制5-14道次，精軋開軋溫度為830~1060°C，；軋后冷卻，10_16mm厚度鋼板空冷，16-80mm厚度鋼板采用弱水冷，冷速5_10°C /s，終冷溫度600_650°C ;對鋼板進行熱矯直。
[0029]3)正火及冷卻。
[0030]本發(fā)明中對低合金鋼正火后采用弱水冷處理，加快鋼板的冷卻速度，縮短鋼板的高溫停留時間，控制相變類型，細化相變組織，進而提高鋼板的強度性能，保持鋼板韌性不降低。本發(fā)明實施后，較常規(guī)正火，鋼板的屈服強度可提高30-80MPa，抗拉強度可提高30-60MPa。從成分設計角度，在保證力學性能相同的條件下，可降低碳和合金元素含量，提高鋼板的可焊接性能，降低冶煉的合金成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1、實施例1的微觀組織圖。
[0032]圖2、實施例2的微觀組織圖。
[0033]圖3、實施例3的微觀組織圖。
[0034]圖4、實施例4的微觀組織圖。
【具體實施方式】
[0035]以下為本申請的優(yōu)選實施例，其僅用作對本申請的解釋而不是限制。
[0036]Q460系列正火鋼板的化學成分如表1所示，采用轉爐冶煉并澆鑄成連鑄坯，將連鑄坯在加熱爐中加熱，采用中厚板軋機軋制。鑄坯出爐溫度、精軋開軋溫度、終冷溫度等主要工藝參數(shù)見表2。鋼板正火加熱溫度、保溫時間、終冷溫度等主要工藝參數(shù)見表3。相應鋼板拉伸強度、延伸率、0°C縱向沖擊功等性能見表4，可見本發(fā)明在保證鋼板強度的同時，低溫沖擊韌性優(yōu)異。實施的微觀組織分別見圖1-圖4，從圖上可以看出，各厚度鋼板的微觀組織組成均為鐵素體和珠光體，晶粒細小、均勻，帶狀組織基本消除。
[0037]表1本發(fā)明實施例化學成分(wt%)
[0038]
【權利要求】
1.一種低合金鋼板，其特征在于，所述鋼板化學成分的重量百分比為:c:0.12~0.20wt%、Si:0.20 ~0.60wt%、Μη:1.20 ~1.80wt%、P 0.030wt%、S 0.030wt%、Nb:0.020 ~0.080wt%、V 0.050wt%、T1:0.010 ~0.060wt%、Al:0.015 ~0.045wt%，其余為Fe和微量雜質。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋼板，其特征在于，所述鋼板的化學成分重量百分比為:C:0.15 ~0.18wt%、Si:0.20 ~0.45wt%、Μη:1.40 ~1.60wt%、P:≤ 0.020wt%、S:≤ 0.015wt%、Nb:0.030 ~0.050wt%、V:≤ 0.040wt%、T1:0.015 ~0.035wt%、0.020wt% ^ A1 ^ 0.045wt%，其余為Fe和微量雜質。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鋼板，其特征在于，所述鋼板經(jīng)如下正火處理:將鋼板加熱至760~820°C，并保溫5~30min，然后以2~35°C /s速度進行冷卻，終冷溫度為300~650。。。
4.權利要求1~3任一鋼板的熱處理方法，包括:將鋼板在熱處理爐中加熱至760~820°C，并保溫5~30min，然后以2~35°C /s的速度冷卻，終冷溫度控制在300~650°C。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，鋼板正火后通過高密度管層流裝置或淬火機進行冷卻。
【文檔編號】C22C38/14GK103667912SQ201310744482
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】張鵬, 周平, 王騰飛, 李燦明, 馮文義, 武文健, 劉清 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司