本發(fā)明涉及耐候鋼制造領域，具體涉及一種低溫韌性優(yōu)異的鐵素體+珠光體組織高強度高韌性熱軋耐候鋼板及其制備方法
背景技術：
：耐候鋼是指通過添加少量cu、p、cr、ni、mo、re等合金元素，使其在大氣中具有良好耐腐蝕性能的低合金鋼。隨著耐候鋼向工程機械、橋梁、建筑、輸電塔架等戶外承載結構件的推廣應用，復雜的使用工況環(huán)境要求耐候鋼不但具有良好的耐大氣腐蝕性能，更需要具有高強度和穩(wěn)定的低溫韌性，尤其是寒冷地區(qū)低溫使用的工程機械和橋梁用鋼，更是要求-40℃甚至-60℃的沖擊性能，因此使用高強度、高韌性耐候鋼以提高鋼結構的安全性非常必要。專利cn101660099a公開了一種高強度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼及其生產方法。其化學成分為c：0.05～0.10％、si：0.30～0.45％、mn：1.00～1.50％、p：≤0.015％、s：≤0.010％、cr：0.50～0.70％、ni：0.20～0.30％、cu：0.20～0.40％、al：≤0.05％、ti：0.01～0.025％、nb：0.03～0.05％以及余量的鐵和不可避免的雜質。鋼水經過lf和rh精煉處理，采用550℃～590℃低溫卷取得到針狀鐵素體+貝氏體組織，雖然屈服強度達到450mpa級別，但是延伸率較低22.5～25.0％，且采用lf、rh雙連精煉工序延長生產周期、增加生產成本。專利cn101864538a公開了一種無鎳耐候鋼及其熱軋板制備方法。采用c：0.05～0.10％、si：0.35～0.50％、mn：0.38～0.50％、p：0.07～0.11％、s：＜0.010％、cr：0.45～0.60％、cu：0.25～0.45％、b：0～50ppm的成分設計。屈服強度＞400mpa，-40℃縱向沖擊只有32～36j。由于p含量較高，對鋼板的低溫沖擊韌性和焊接性能不利。專利cn102021495公開了一種420mpa高韌性耐候橋梁鋼及其熱軋板卷的制備方法?；瘜W成分為c：0.015～0.045％、si：0.20～0.35％、mn：1.20～1.50％、p：≤0.018％、s：≤0.0005％、ti：0.010～0.020％、nb：0.030～0.050％、cr：0.25～0.50％、ni：0.25～0.40％、cu：0.25～0.40％、al：0.015～0.040％、b：0.0002～0.0003％，余量為fe及不可避免的雜質。同時采用450℃～600℃低溫卷取，得到針狀鐵素體組織。由于c含量較低，添加了大量的mn和微合金元素nb提高強度，生產成本較高。專利cn101824581a公開了一種屈服強度450mpa級高強耐候鋼板及其生產方法。在低碳錳鋼基礎上采用單一nb微合金化和控軋控冷工藝，該發(fā)明基于csp短流程，適用于薄規(guī)格耐候鋼的生產。本發(fā)明針對上述問題基于傳統(tǒng)熱連軋生產線開發(fā)了適用于厚規(guī)格如10、12、16mm厚度的高強度高韌性熱軋耐候鋼板，屈服強度：450～500mpa，抗拉強度：≥550mpa，延伸率25.0％～30.0％，-60℃縱向沖擊功＞300j(試樣尺寸：10×10×55mm)，具有優(yōu)良的強韌性匹配。技術實現(xiàn)要素：針對以上現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高強度高韌性熱軋耐候鋼板及其制備方法，該耐候鋼具有良好的耐大氣腐蝕性、焊接性能、成形性能和強韌性匹配?？蓮V泛應用于橋梁、建筑結構、戶外塔架、工程機械等對低溫韌性要求較高的戶外結構件。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種高強度高韌性熱軋耐候鋼板，其化學成分質量百分比含量(wt，％)為：c：0.05％～0.10％、si：0.10％～0.50％、mn：1.00％～1.30％、p：≤0.015％、s：≤0.010％、cr：0.30％～0.70％、ni：0.10％～0.40％、cu：0.25％～0.50％、al：0.020％～0.050％、nb：0.010％～0.040％、ti：0.010％～0.030％，其余為fe和不可避免的雜質元素。進一步的，該鋼板的鋼種的焊接冷裂紋敏感系數(shù)pcm和耐候指數(shù)i的要求：pcm＝c+si/30+(mn+cu+cr)/20+mo/15+ni/60+v/10+5b≤0.20％；同時，耐候指數(shù)計算公式參照美國材料與試驗協(xié)會標準astmg101-01中修正的legault-leckie公式計算該鋼種的耐候指數(shù)i，具體如下i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.20(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)×(％ni)-9.10(％ni)×(％p)-33.39(％cu)2≥6.0。本發(fā)明的另一目的在于提出一種高韌性高耐蝕型耐候鋼板制備方法，采用傳統(tǒng)板帶熱連軋工藝，具體包括：(1)鐵水深脫硫至s≤0.0050％；(2)轉爐頂?shù)讖秃洗禑?3)合金微調(4)lf爐精煉(5)板坯連鑄、加熱(6)2機架粗軋+7機架精軋(7)層流冷卻(8)卷取。進一步的，步驟(5)中，板坯連鑄形成的連鑄坯的厚度為230mm，全流程保護澆鑄。進一步的，熱連軋首先對板坯進行加熱，加熱溫度為1200℃～1250℃，使微合金化元素碳氮化物在奧氏體中均勻固溶。進一步的，熱連軋分為粗軋和精軋兩個階段。進一步的，粗軋階段在奧氏體再結晶區(qū)軋制，采用2架四輥可逆式軋機進行往返軋制，粗軋階段軋制溫度控制在1050℃以上。累計壓下率≥80％，在奧氏體再結晶區(qū)區(qū)進行多道次軋制，促進奧氏體反復再結晶細化晶粒。進一步的，精軋階段采用7架四輥cvc軋機進行連軋，該階段在奧氏體未再結晶區(qū)軋制，累計變形量≥70％，通過累計大變形，增加形變奧氏體內的形變帶和位錯密度，增加相變形核點細化晶粒，所述精軋終軋溫度為800～900℃。進一步的，精軋結束后進行控制冷卻、卷取，再空冷至室溫，卷取溫度控制在600～670℃以獲得鐵素體和珠光體顯微組織，晶粒度10.0～12.0級。本發(fā)明為提高耐候鋼的低溫韌性采取了以下方法：1)采用高品質潔凈鋼冶煉工藝控制技術，全流程保護澆鑄，將s含量控制在0.0050％以下，提高鋼水純凈度，減少鋼水中非金屬夾雜物含量，一方面提高耐大氣腐蝕性能，另一方面提高其塑韌性。2)區(qū)別于傳統(tǒng)的cu-p-cr-ni系耐候鋼，成分設計時將p含量控制在0.015％以下，通過合理的提高cu、cr和ni元素設計提高其耐大氣腐蝕性能，從而降低p元素偏析對鋼材低溫韌性的不利影響。3)采用低c，低mn，nb+ti復合微合金化的成分設計，提高該鋼種的塑韌性和焊接性能。4)采用600～670℃高溫卷取使得鋼板的顯微組織以塑韌性較好的多邊形鐵素體為主。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的高強度高韌性熱軋耐候鋼板及其制備方法具有如下優(yōu)點：(1)本發(fā)明鋼板的力學性能：rel：450～500mpa，rm：≥550mpa，a：25.0％～30.0％，-60℃縱向夏比v型缺口沖擊功＞300j(試樣尺寸：10×10×55mm),具有優(yōu)良的強韌性匹配；(2)本發(fā)明鋼板的具有優(yōu)良的冷彎成形性能和焊接性能。經過180°冷彎(d＝a)后，彎曲試樣外側面沒有裂紋出現(xiàn)，便于下游用戶的冷彎成形和焊接加工；(3)本發(fā)明鋼板具有良好的耐大氣腐蝕性能，相對于q345b鋼耐腐蝕性能提高了1倍。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例的金相組織。具體實施方式圖1為本發(fā)明實施例的金相組織。鐵素體組織具有優(yōu)良的塑韌性，本發(fā)明通過成分和控軋控冷工藝設計，使得鋼板顯微組織主要為均勻細小的鐵素體，鐵素體晶粒度10.0～12.0級，從而提高材料的塑韌性。下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。以下通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明。按照本發(fā)明提供的化學成分要求，采用鐵水預處理→轉爐煉鋼→合金微調站→lf爐外精煉→連鑄工藝冶煉。以其中3爐鋼作為本發(fā)明的3個實施例。經過lf爐外精煉后，鋼中化學成分滿足重量百分比(wt％)：c：0.05％～0.10％、si：0.10％～0.50％、mn：1.00％～1.30％、p：≤0.020％、s：≤0.010％、cr：0.30％～0.70％、ni：0.10％～0.40％、cu：0.25％～0.50％、al：0.020％～0.050％、nb：0.010％～0.040％、ti：0.010％～0.030％，其余為fe和不可避免的雜質元素。連鑄全過程進行保護澆鑄。本發(fā)明各實施例的化學成分如表1所示，耐候指數(shù)i＞6.0，焊接冷裂紋敏感系數(shù)pcm＜0.19％。成分檢測根據(jù)gb/t4336《碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法(常規(guī)法)》進行。表1本發(fā)明各實施例的化學成分軋制工序采用板坯加熱→高壓水除鱗→2機架粗軋→7機架精軋→層流冷卻→卷取，主要軋制工藝參數(shù)及試驗鋼的力學性能如表2所示。拉伸性能測試根據(jù)gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》進行，沖擊性能測試根據(jù)gb/t229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》進行，彎曲性能測試根據(jù)gb/t232-2010《金屬材料彎曲試驗方法》進行。表2軋制工序主要工藝參數(shù)及力學性能表3夏比v型縱向沖擊吸收功-20℃，akv/j-40℃，akv/j-60℃，akv/j沖擊試樣尺寸實施例12492212077.5×10×10mm實施例235632631310×10×10mm實施例336532430510×10×10mm按照tb/t2375進行了72h周期浸潤腐蝕試驗，以q345b低合金鋼作為對比試樣，試驗結果如表3所示。實施例中的高韌性耐候鋼相對于q345b低合金鋼耐腐蝕性能提高了1倍，具有優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能。平均腐蝕失重速率，(g/(m2·h))相對腐蝕率，％實施例12.4150實施例22.2248實施例32.2749q345b4.63100綜上所述，按本發(fā)明鋼種化學成分設計范圍及軋制工藝控制技術所得實施例鋼的屈服強度：450～500mpa，抗拉強度：≥550mpa，a：25.0％～30.0％，-60℃縱向夏比v型缺口沖擊功＞300j(試樣尺寸：10×10×55mm)，同時具有良好的耐大氣腐蝕性能和加工性能優(yōu)良。可廣泛應用于大氣環(huán)境條件下，滿足橋梁、建筑、戶外塔架、工程機械等高強高韌性耐候鋼板的制造。上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁12