專利名稱：低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)質(zhì)鋼板的制造方法，特別涉及低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板及其制造方法到，調(diào)質(zhì)鋼板屈服強(qiáng)度彡690MPa，抗拉強(qiáng)度彡780MPa, -40°C的Charpy沖擊功(單個(gè)值)彡100J，優(yōu)良焊接性即焊接熱影響區(qū)(HAZ)的_40°C的Charpy沖擊功(單個(gè)值)彡47J，拉伸率15%，調(diào)質(zhì)鋼板的顯微組織為細(xì)小回火馬氏體+回火下貝氏體。
背景技術(shù)：
眾所周知，低碳(高強(qiáng)度)低合金鋼是最重要工程結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于石油天然氣管線、海洋平臺(tái)、造船、橋梁結(jié)構(gòu)、鍋爐容器、建筑結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)、鐵路運(yùn)輸及機(jī)械制造之中。低碳(高強(qiáng)度)低合金鋼性能取決于其化學(xué)成分、制造過程的工藝制度，其中強(qiáng)度、韌性和焊接性是低碳(高強(qiáng)度)低合金鋼最重要的性能，它最終決定于成品鋼材的化學(xué)成分與顯微組織。隨著科技不斷地向前發(fā)展，人們對高強(qiáng)鋼的強(qiáng)韌性、強(qiáng)塑性匹配提出更高的要求，即在維持較低的制造成本的同時(shí)大幅度地提高鋼板的綜合機(jī)械性能和使用性能，以減少鋼材的用量節(jié)約成本，減輕鋼結(jié)構(gòu)的自身重量、穩(wěn)定性和安全性，更為重要的是為進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性和冷熱加工性。目前日韓歐盟范圍內(nèi)掀起了發(fā)展新一代高性能鋼鐵材料的研究高潮，力圖通過合金組合設(shè)優(yōu)化計(jì)和革新制造工藝技術(shù)獲得更好的組織匹配，使高強(qiáng)鋼獲得更優(yōu)良的強(qiáng)韌性、強(qiáng)塑性匹配及焊接性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定批量、低成本制造，提高產(chǎn)品市場競爭力。傳統(tǒng)的抗拉強(qiáng)度大于780MPa的調(diào)質(zhì)鋼板主要通過淬火加回火(DQT或QT)，即所謂調(diào)質(zhì)方法來生產(chǎn)，這就要求鋼板必要具有足夠高的淬透性，即淬透性指數(shù)DI ^ 2X成品鋼板厚度 KDI = O. 367C°-5(l+0. 7Si) (1+3. 33Mn) (1+0. 35Cu) (1+0. 36Ni) (1+2. 16Cr) (l+3Mo)(1+1. 75V) (1+1. 77A1) X 25. 4 (mm) 3，以確保鋼板具有足夠高的強(qiáng)度、優(yōu)良的低溫韌性及沿鋼板厚度方向的顯微組織與性能的均勻，因此不可避免地向鋼中加入大量Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素，這類鋼板中Mo、Ni等合金元素含量一般要控制在> O. 50%，碳當(dāng)量Ceq也高達(dá)O. 50%以上，甚至貴重元素Ni含量要控制在彡I. 00%以上(昭59-129724、平1-219121)。如此，不僅鋼板的合金含量較高，碳當(dāng)量Ceq和焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pcm也較高,這給現(xiàn)場焊接帶來較大的困難，焊前需要預(yù)熱、焊后需要熱處理，焊接成本升高、焊接效率降低、焊接現(xiàn)場工作環(huán)境惡化；而且鋼板制造成本也大幅度升高，影響鋼板市場競爭力和推廣使用。雖然這種調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)出鋼板的強(qiáng)度、低溫韌性及延伸率等技術(shù)指標(biāo)能夠滿足用戶的要求，但是鋼板制造成本高、焊接加工制作成本高，除高要求的壓力水管與渦殼、低溫高強(qiáng)容器、海洋平臺(tái)等工程使用外，難以向量大面廣的工程機(jī)械、橋梁結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)及鐵路運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)推廣，產(chǎn)品的使用范圍受到較大的限制?，F(xiàn)有大量專利文獻(xiàn)只是說明如何實(shí)現(xiàn)母材鋼板的強(qiáng)度和低溫韌性，就改善鋼板焊接能性，獲得優(yōu)良焊接熱影響區(qū)HAZ低溫韌性說明較少，也沒有涉及如何在提高鋼板抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，提高鋼板的抗拉延伸率，更沒有涉及如何批量穩(wěn)定地降低鋼板的制造成本與焊接加工制作成本，參見日本專利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平開 4-285119、特平開 4-308035、平 3-264614、平 2-250917、平 4-143246 及美國專利 US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104、US Patent4790885、USPatent4988393、US Patent5798004、歐洲專利 EP0867520A2、EP 0288054A2 等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板及其制造方法，通過鋼板合金元素的組合設(shè)計(jì)與特殊調(diào)質(zhì)工藝(RCR+QT)相結(jié)合，在獲得優(yōu)異的低溫韌性、高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度> 780MPa)、延伸率δ5> 15%的同時(shí)，鋼板具有超低的碳當(dāng)量Ceq，優(yōu)良的焊接性，更重要的是實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板低成本制造、低焊接加工制作成本；并且成功地解決了高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼板的綜合性能與制造成本、焊接加工制作成本在成分設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)上相互 沖突、很難調(diào)和的問題，即在提高調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板綜合性能的同時(shí)，必將導(dǎo)致制造成本、焊接加工成本的升高；反之，在降低調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板制造成本、焊接加工成本的同時(shí)，必將導(dǎo)致鋼板綜合性能的急劇下降；如何同時(shí)獲得調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板優(yōu)異綜合性能、用戶使用性能的同時(shí)，母材鋼板具有低廉的制造成本。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明采用低C-低Si-高M(jìn)n-低N-(Ti+V+B)微合金鋼的成分體系作為基礎(chǔ)，適當(dāng)提高鋼中酸溶Als含量且Als彡12 X [( % Ntotal) -O. 292 ( % Ti)]、控制Mn/C彡12、Ceq ^ O. 43 %, ( % Si) X ( % C)彡 O. 012、Mo 當(dāng)量彡 O. 30 %、Cr 當(dāng)量彡 O. 40 %、Ni/Cu 彡 O. 50、(Cu+Ni+Mo+Cr)合金化、Ca 處理，且 Ca/S 比在 I. 00 3. 00 之間，(% Ca) X (%
S)°_18< 2.5X10'控制FXDI指數(shù)彡1.2X成品鋼板厚度等冶金技術(shù)控制手段，優(yōu)化再結(jié)晶控軋+調(diào)質(zhì)工藝(Q+T)，使成品鋼板的顯微組織為細(xì)小回火馬氏體+回火下貝氏體，平均晶團(tuán)尺寸在25μπι以下，獲得均勻優(yōu)良的強(qiáng)韌性。具體的，本發(fā)明的低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板，其成分重量百分比為C:O. 05% O. 12%, Si ·.( O. 20%, Mn 1. 20% I. 60%, P ·.( O. 013%, S :彡 O. 003%, Cu O. 10% O. 30%, Ni 0. 10% O. 40%, Cr 0. 10% O. 30%, Mo 0. 05% O. 30%, Als
O.035% O. 065%, Ti 0. 005% O. 011%, V 0. 015% O. 045%, K O. 0060%, Ca
O.001% O. 004%,B 0. 0006% O. 0013%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；且上述元素含量必須同時(shí)滿足如下關(guān)系Mn/C彡12，保證鋼板在_40°C條件下夏比沖擊試樣斷口纖維率彡50% ；Als ^ 12X [(% Ntotal)-O. 292 (% Ti)]，以確保鋼中具有足夠的固溶Als，防止N與B結(jié)合，形成BN，保護(hù)鋼中固溶[B]，且抑制AlN在原奧氏體晶界粗大鏈狀析出，促進(jìn)AlN以細(xì)小彌散狀態(tài)在晶內(nèi)與晶界析出，改善鋼板低溫韌性、焊接性；控制Ceq ( O. 43 %，改善高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼的焊接性，保證鋼板在不預(yù)熱條件下進(jìn)行焊接；(% Si) X (% C) ^ O. 012，增加馬氏體相變臨界冷卻速度，促進(jìn)下貝氏體形成，改善高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼板強(qiáng)韌性匹配；抑制焊接HAZ中Μ/A島析出，改善鋼板焊接性及焊接HAZ韌性；Mo當(dāng)量彡0.30%、Cr當(dāng)量彡0.40%，確保調(diào)質(zhì)鋼板淬透性與抗回火軟化性，保證超低碳當(dāng)量的80公斤級調(diào)質(zhì)鋼板強(qiáng)韌性與強(qiáng)塑性匹配；其中Mo當(dāng)量=Mo+0. 67Cr+0. 83Si+l. 62V ；Cr 當(dāng)量=Cr+1. 21Mo+Si+l. 86V。Ni/Cu ^0. 50,防止Cu脆，改善母材鋼板低溫沖擊韌性的同時(shí)，防止焊接時(shí)的再熱脆化。Ca/S 在 I. 00 3. 00 之間，且(％ Ca) X (% S)0.18 ( 2. 5X 10_3 ;以改善鋼板低溫韌性、焊接性、抗SR脆性、抗層狀撕裂性能?？刂艶XDI指數(shù)彡I. 2Xt，確保80公斤級超高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)韌性匹配、低溫韌性及回火后的延伸率；其中F為B元素淬透性貢獻(xiàn)因子；當(dāng)鋼中存在固溶[B]時(shí)，F(xiàn)取1.2 ;t為成品鋼板厚度(mm) ；DI = O. 367 (% C)a5[l+0. 7 (% Si)] [(1+3. 33(% Mn)] [(1+0. 35(%Cu) ] [ (1+0. 36( % Ni)] [ (1+2. 16 ( % Cr) ] [ (1+3 ( % Mo) ] [ (1+1. 75 ( % V) ] [ (1+1. 77 ( %Al)] X25. 4(mm)。在本發(fā)明鋼的成分設(shè)計(jì)中C對調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度、低溫韌性、延伸率及焊接性影響很大，從改善調(diào)質(zhì)鋼的低溫韌性、延伸率和焊接性角度，希望鋼中C含量控制得較低；但是從調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度、生產(chǎn)制造過程中顯微組織控制及制造成本角度，C含量不宜控制得過低；當(dāng)C含量較高時(shí)，雖然有利于提高調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度，但是損害調(diào)質(zhì)鋼的低溫韌性、延伸率及焊接性，因此C含量不宜過高。綜合上述分析C含量 范圍控制在O. 05 O. 12%。Mn作為最重要的合金元素在鋼中除提高調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度外，還具有擴(kuò)大奧氏體相區(qū)、降低Ar3點(diǎn)溫度、細(xì)化調(diào)質(zhì)鋼晶團(tuán)而改善鋼板低溫韌性的作用、促進(jìn)低溫相變組織形成而提高調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度的作用；但是Mn在鋼水凝固過程中容易發(fā)生偏析，尤其Mn含量較高時(shí)，不僅會(huì)造成澆鑄操作困難，而且容易與C、P、S等元素發(fā)生共軛偏析現(xiàn)象；尤其鋼中C含量較高時(shí)，加重鑄坯中心部位的偏析與疏松，嚴(yán)重的鑄坯中心區(qū)域偏析在后續(xù)的軋制和焊接過程中易形成異常組織，導(dǎo)致調(diào)質(zhì)鋼板低溫韌性和延伸率低下；因此根據(jù)C含量范圍，選擇適宜的Mn含量范圍對于高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼極其必要，根據(jù)本發(fā)明鋼成分體系及C含量為O. 05 O. 12%，適合Mn含量為I. 20% I. 60%，且C含量高時(shí)，Mn含量適當(dāng)降低，反之亦然；且〇含量低時(shí)，Mn含量適當(dāng)提高。Si促進(jìn)鋼水脫氧并能夠提高調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度，但是采用Al脫氧的鋼水，Si的脫氧作用不大，Si雖然能夠提高鋼板的強(qiáng)度，但是Si抑制下貝氏體形成，嚴(yán)重?fù)p害鋼板的低溫韌性、延伸率及焊接性，尤其在較大線能量焊接條件下，Si不僅促進(jìn)M-A島形成，而且形成的M-A島尺寸較為粗大、分布不均勻，嚴(yán)重?fù)p害焊接熱影響區(qū)(HAZ)的韌性，因此鋼中的Si含量應(yīng)盡可能控制得低，考慮到煉鋼成本，Si含量控制在O. 20%以下。P作為鋼中有害雜質(zhì)對調(diào)質(zhì)鋼的機(jī)械性能，尤其低溫沖擊韌性、延伸率及焊接性具有巨大的損害作用，理論上要求越低越好；但考慮到煉鋼可操作性、煉鋼成本和物流順暢原貝U，P含量需要控制在彡0.013%。S作為鋼中有害雜質(zhì)對調(diào)質(zhì)鋼的低溫韌性具有很大的損害作用，更重要的是S在鋼中與Mn結(jié)合，形成MnS夾雜物，在熱軋過程中，MnS的可塑性使MnS沿軋向延伸，形成沿軋向MnS夾雜物帶，嚴(yán)重?fù)p害鋼板的低溫沖擊韌性、延伸率、Z向性能及焊接性，同時(shí)S還是熱軋過程中產(chǎn)生熱脆性的主要元素，理論上要求越低越好；但考慮到煉鋼可操作性、煉鋼成本和物流順暢原則，S含量需要控制在< O. 003%。Cu也是奧氏體穩(wěn)定化元素，添加Cu也可以降低Ar3點(diǎn)溫度，提高鋼板的淬透性和鋼板的耐大氣腐蝕性；但是Cu添加量過多(高于O. 30% )，不僅造成調(diào)質(zhì)鋼板碳當(dāng)量升高，更重要的是容易造成銅脆、鑄坯表面龜裂、內(nèi)裂問題及尤其特厚鋼板焊接接頭SR性能劣化；Cu添加量過少，低于O. 10%，所起任何作用很??；因此Cu含量控制在O. 10% O. 30%之間；Cu、Ni復(fù)合添加除降低含銅鋼的銅脆現(xiàn)象、減輕熱軋過程的晶間開裂之作用外，更重要的是Cu、Ni均為奧氏體穩(wěn)定化元素，Cu、Ni復(fù)合添加可以大幅度降低Ar3，提高奧氏體向鐵素體相變的驅(qū)動(dòng)力，導(dǎo)致馬氏體/貝氏體板條可以向各個(gè)位向長大，導(dǎo)致馬氏體/貝氏體板條間位向差變大，增加裂紋穿過馬氏體/貝氏體板條的阻力。添加Ni不僅可以促進(jìn)鐵素體相中位錯(cuò)交滑移，提高位錯(cuò)可動(dòng)性，而且增大馬氏體/貝氏體板條間位向差；Ni作為奧氏體穩(wěn)定化元素，降低Ar3點(diǎn)溫度，細(xì)化馬氏體/貝氏體晶團(tuán)尺寸，因此Ni具有同時(shí)提高調(diào)質(zhì)鋼板強(qiáng)度、延伸率和低溫韌性的功能；鋼中加Ni還可以降低含銅鋼的銅脆現(xiàn)象，減輕熱軋過程的晶間開裂，提高鋼板的耐大氣腐蝕性，且Ni對碳當(dāng)量貢獻(xiàn)值低。因此從理論上講，鋼中Ni含量在一定范圍內(nèi)越高越好，但是過高的Ni含量會(huì)硬化焊接熱影響區(qū)，對鋼板的焊接性及焊接接頭SR性能不利；同時(shí)Ni是一種很貴重元素，從性能價(jià)格比考慮，Ni含量控制在O. 10% O. 40%之間，以確保鋼板的淬透性和鋼板的強(qiáng)韌性水平而不損害鋼板的焊接性。Cr作為弱碳化物形成元素，添加Cr不僅提高鋼板的淬透性、促進(jìn)馬氏體/貝氏體形成，且馬氏體/貝氏體板條間位向差增大，增大裂紋穿過馬氏體/貝氏體晶團(tuán)的阻力，在提高鋼板強(qiáng)度的同時(shí)，具有一定的改善鋼板韌性之作用；然而當(dāng)Cr添加量超多時(shí)，回火過程中在原奧氏體晶界上析出粗大項(xiàng)鏈狀鉻的碳化物，劣化調(diào)質(zhì)鋼板低溫沖擊韌性，更重要的是嚴(yán)重?fù)p害鋼板的焊接性；因此Cr含量控制在O. 10% O. 30%之間。添加Mo提高鋼板的淬透性，促進(jìn)馬氏體/貝氏體形成，但是Mo作為強(qiáng)碳化物形成元素，在促進(jìn)馬氏體/貝氏體形成的同時(shí)，增大馬氏體/貝氏體晶團(tuán)的尺寸且形成的馬氏體/貝氏體板條間位向差很小，減小裂紋穿過馬氏體/貝氏體晶團(tuán)的阻力；因此Mo在大幅度提高調(diào)質(zhì)鋼板強(qiáng)度的同時(shí)，降低了調(diào)質(zhì)鋼板的低溫韌性、延伸率及焊接性；更重要的是Mo添加量超過O. 30%時(shí)，大幅度增加調(diào)質(zhì)鋼板的制造成本。因此綜合考慮Mo的相變強(qiáng)化作用及對母材鋼板低溫韌性、延伸率、焊接性及制造成本的影響，本發(fā)明采用超低Mo合金化，Mo含量控制在O. 05 % O. 30 %。B含量控制在O. 0006 % O. 0013 %之間，確保調(diào)質(zhì)鋼板淬透性的同時(shí)，不損害鋼板的焊接性和HAZ韌性。Ti含量在O. 005% O. 011 %之間，抑制板坯加熱、熱軋過程中奧氏體晶粒長大，改善調(diào)質(zhì)鋼板低溫韌性，更重要的是抑制焊接過程中HAZ晶粒長大，改善HAZ韌性；此外Ti含量超過O. 011 %時(shí)，形成的TiN粒子不僅較多而且較為粗大，具有促進(jìn)鐵素體形成，嚴(yán)重影響調(diào)質(zhì)鋼板中心部位的淬透性。鋼中的Als能夠固定鋼中的自由[N]，降低焊接熱影響區(qū)(HAZ)自由[N]，改善焊接HAZ的低溫韌性作用，因此Als下限控制在O. 035% ;但是鋼中加入過量的Als不但會(huì)造成澆鑄困難，而且會(huì)在鋼中形成大量彌散的針狀A(yù)l2O3夾雜物，損害鋼板內(nèi)質(zhì)健全性、低溫韌性和焊接性，因此Als上限控制在O. 065%。N的控制范圍與Ti的控制范圍相對應(yīng),對于優(yōu)良焊接性的調(diào)質(zhì)鋼板，N含量過低，生成TiN粒子數(shù)量少、尺寸大，不能起到改善調(diào)質(zhì)鋼的焊接性的作用，反而對焊接性有害；但是N含量過高時(shí)，鋼中自由[N]增加，熱影響區(qū)(HAZ)自由[N]含量增加，嚴(yán)重?fù)p害HAZ低溫韌性，惡化調(diào)質(zhì)鋼的焊接性。因此N含量控制在O. 0060%以下。
V含量在O. 015% O. 045%之間，并隨著鋼板厚度的增加，V含量可適當(dāng)取上限值。添加V目的是通過V(C，N)在貝氏體/馬氏體板條中析出，提高調(diào)質(zhì)鋼板的強(qiáng)度。V添加過少，低于O. 015%，析出的V(C，N)太少，不能有效提高調(diào)質(zhì)鋼板的強(qiáng)度；V添加量過多，高于O. 045%，損害調(diào)質(zhì)鋼板低溫韌性、延伸率和焊接性。對鋼進(jìn)行Ca處理，一方面可以進(jìn)一步純潔鋼液，另一方面對鋼中硫化物進(jìn)行變性處理，使之變成不可變形的、穩(wěn)定細(xì)小的球狀硫化物、抑制S的熱脆性、提高鋼的低溫韌性、延伸率及Z向性能、改善鋼板韌性的各向異性。Ca加入量的多少，取決于鋼中S含量的高低，Ca加入量過低，處理效果不大；Ca加入量過高，形成Ca(0，S)尺寸過大，脆性也增大，可成為斷裂裂紋起始點(diǎn)，降低鋼的低溫韌性和延伸率，同時(shí)還降低鋼質(zhì)純凈度、污染鋼液。一般控制 Ca 含量按 ESSP = (wt% Ca) [1-1. 24(wt% O)]/I. 25(wt% S)，其中 ESSP 為硫化物夾雜形狀控制指數(shù)，取值范圍O. 5 5之間為宜，因此Ca含量的合適范圍為O. 0010%
O.0040%。本發(fā)明的低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板的制造方法，其包括如下步驟I)冶煉、鑄造根據(jù)上述成分冶煉，澆鑄成板坯；澆鑄采用中低溫澆鑄，澆鑄溫度控制在1530 1560°C之間，且澆鑄前鋼包純吹A(chǔ)r時(shí)間> 2min，鋼包鎮(zhèn)靜時(shí)間> 2min，確保夾雜物上浮去除；2)車L制板坯加熱，加熱溫度控制在1050 1150°C之間，保溫時(shí)間3 6小時(shí)，以保證板坯微合金碳氮化物固溶、板坯內(nèi)部偏析擴(kuò)散均勻化的同時(shí)，原始奧氏體晶粒不過分長大；第一階段為普通軋制，采用軋機(jī)最大能力進(jìn)行不間斷地連續(xù)軋制；確保形變金屬發(fā)生動(dòng)態(tài)/靜態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化奧氏體晶粒；第二階段采用再結(jié)晶控制軋制，開軋溫度900 950°C，軋制道次壓下率彡8%，累計(jì)壓下率彡50%，終軋溫度800 850°C ；3)冷卻厚度< 40mm鋼板，軋制后自然空冷至室溫；成品鋼板厚度> 40mm采用緩冷脫氫工藝，緩冷工藝為鋼板在300°C以上至少保溫24小時(shí)；4)熱處理淬火，鋼板淬火溫度即板溫為880 920°C，淬火保持時(shí)間彡15min,淬火保持時(shí)間為鋼板中心溫度達(dá)到淬火目標(biāo)溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)的保溫時(shí)間；回火，鋼板回火溫度即板溫為530 630°C，回火保持時(shí)間> 25min，回火保持時(shí)間為鋼板中心溫度達(dá)到回火目標(biāo)溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)的保溫時(shí)間。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過鋼板合金元素的組合設(shè)計(jì)與特殊調(diào)質(zhì)工藝(RCR+QT)相結(jié)合，在獲得優(yōu)異的低溫韌性、高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度> 780MPa)、延伸率55 > 15%的同時(shí)，鋼板具有超低的碳當(dāng)量Ceq，優(yōu)良的焊接性，更重要的是實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板低成本制造、低焊接加工制作成本；并且成功地解決了高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼板的綜合力學(xué)性能與制造成本、焊接加工制作成本在成分設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)上相互沖突、很難調(diào)和的問題；更重要的是制造成本相對低廉，使特性優(yōu)良的80公斤級高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼板向量大面廣的工程機(jī)械、橋梁結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)及鐵路運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)推廣得到極大的促進(jìn)，加快了這些行業(yè)用的升級換代；此外，優(yōu)良的焊接性，實(shí)現(xiàn)了 80公斤級高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼板無預(yù)熱焊接、焊后無熱處理加工制作工藝，節(jié)省了用戶鋼構(gòu)件制造的成本，縮短了用戶鋼構(gòu)件制造的時(shí)間，為用戶創(chuàng)造了巨大的價(jià)值，因而此類鋼板不僅是高附加值、綠色環(huán)保性的產(chǎn)品。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例3鋼的顯微組織。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。表I所示為本發(fā)明實(shí)施例鋼的成分，表2為本發(fā)明實(shí)施例鋼的制造工藝。表3、表4為本發(fā)明實(shí)施例鋼的性能。從圖I和表3、表4可以看出，本發(fā)明鋼板的顯微組織為細(xì)小回火馬氏體+回火下貝氏體，平均晶團(tuán)尺寸在25μπι以下，獲得均勻優(yōu)良的強(qiáng)韌性。綜上所述，本發(fā)明通過鋼板合金元素的組合設(shè)計(jì)與特殊調(diào)質(zhì)工藝(RCR+QT)相結(jié)合，在同時(shí)獲得優(yōu)良的母材鋼板低溫韌性、高強(qiáng)度及焊接性的同時(shí)，鋼板的制造成本低廉，并且成功地解決了高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼板的綜合性能與制造成本在成分設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)上相互沖突、很難調(diào)和的問題；而且由于制造成本低廉，使高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼板向量大面廣的工程機(jī)械、橋梁結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)及鐵路運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)推廣得到極大的促進(jìn)，加快了這些行業(yè)用的升級換代；此外，低廉鋼板制造成本和良好的焊接性節(jié)省了用戶鋼構(gòu)件制造的成本，縮短了用戶鋼構(gòu)件制造的時(shí)間，為用戶創(chuàng)造了巨大的價(jià)值，因而此類鋼板不僅是高附加值、綠色環(huán)保性的產(chǎn)品O80公斤級調(diào)質(zhì)鋼板是工程機(jī)械、礦山機(jī)械、重型設(shè)備構(gòu)架、橋梁結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)及鐵路運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)更新?lián)Q代的關(guān)鍵材料；但是聞強(qiáng)度、聞朝性及優(yōu)良焊接性的80公斤級調(diào)質(zhì)鋼普遍制造成本昂貴，難以向量大面廣的工程機(jī)械、礦山機(jī)械、重型設(shè)備構(gòu)架、橋梁結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)及鐵路運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)推廣，80公斤級調(diào)質(zhì)鋼板在這些行業(yè)中使用受到極大的限制，影響了這些行業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造更新?lián)Q代及新技術(shù)、新工藝的采用。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)節(jié)約、環(huán)境友好型和諧社會(huì)的要求，降低資源消耗，提高資源利用率已擺到日事議程。本發(fā)明80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板在這些行業(yè)的廣泛使用，不僅可以大幅度減少鋼材使用量，降低單位⑶P資源消耗量，而且減少加工、制作時(shí)間與成本，更重要的是這些高性能材料的使用加快促進(jìn)我國重型裝備制造業(yè)科技進(jìn)步，提升整體行業(yè)國際競爭力。
權(quán)利要求
1.低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板，其成分重量百分比為 C 0. 05% O. 12%Si :彡 O. 20% Mn 1. 20% I. 60%P :彡 O. 013%S :彡 O. 003% Cu 0. 10% O. 30% Ni 0. 10% O. 40% Cr 0. 10% O. 30% Mo 0. 05% O. 30% Als 0. 035% O. 065% Ti 0. 005% O. 011% V 0. 015% O. 045% N O. 0060% Ca 0. 001% O. 004% B 0. 0006% O. 0013% 其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)； 且上述元素含量必須同時(shí)滿足如下關(guān)系Mn/C 彡 12 ；Als ^ 12X [(% Ntotal) -O. 292 (% Ti)]； 控制 Ceq ^ O. 43% ；(% Si) X (% C) ^ O. 012 ； Mo 當(dāng)量彡 O. 30%,Cr 當(dāng)量彡 O. 40% ;其中 Mo 當(dāng)量=Mo+0. 67Cr+0. 83Si+l. 62V ；Cr 當(dāng)M= Cr+1. 21Mo+Si+l. 86V ；Ni/Cu ^ 0. 50 ；Ca/S 在 I. 00 3. 00 之間，且(% Ca) X (% S)0.18 ( 2. 5Χ1(Γ3 ； 控制FXDI指數(shù)彡I. 2Xt，其中F為B元素淬透性貢獻(xiàn)因子；當(dāng)鋼中存在固溶[B]時(shí)，F(xiàn) 取 I. 2 ;t 為成品鋼板厚度，單位 mm ;DI = O. 367 (% C)α 5 [1+0. 7 (% Si)] [(1+3. 33(%Mn) ] [ (1+0. 35 (% Cu)] [ (1+0. 36 (% Ni)] [ (1+2. 16 (% Cr)] [ (1+3 (% Mo) ] [ (1+1. 75 (% V)][(1+1. 77(% Al)] X 25. 4，單位 mm。
2.低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板的制造方法，其包括如下步驟 1)冶煉、鑄造 根據(jù)上述成分冶煉，澆鑄成板坯；澆鑄采用中低溫澆鑄，澆鑄溫度控制在1530 1560°C之間，且澆鑄前鋼包純吹A(chǔ)r時(shí)間> 2min，鋼包鎮(zhèn)靜時(shí)間> 2min，確保夾雜物上浮去除； 2)軋制 板坯加熱，加熱溫度控制在1050 1150°C之間，保溫時(shí)間3 6小時(shí)； 第一階段為普通軋制，采用軋機(jī)最大能力進(jìn)行不間斷地連續(xù)軋制； 第二階段采用再結(jié)晶控制軋制，開軋溫度900 950°C，軋制道次壓下率彡8%,累計(jì)壓下率≥50%，終軋溫度800 850°C ； .3)冷卻 厚度< 40mm鋼板，軋制后自然空冷至室溫；成品鋼板厚度> 40mm采用緩冷脫氫工藝，緩冷工藝為鋼板在300°C以上至少保溫24小時(shí)； .4)熱處理 淬火，鋼板淬火溫度即板溫為880 920°C，淬火保持時(shí)間> 15min,淬火保持時(shí)間為鋼板中心溫度達(dá)到淬火目標(biāo)溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)的保溫時(shí)間； 回火，鋼板回火溫度即板溫為530 630°C，回火保持時(shí)間> 25min，回火保持時(shí)間為鋼板中心溫度達(dá)到回火目標(biāo)溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)的保溫時(shí)間。
全文摘要
低碳當(dāng)量80公斤級高性能調(diào)質(zhì)鋼板及其制造方法，其成分重量百分比為C0.05～0.12％，Si≤0.20％，Mn1.20～1.60％，P≤0.013％，S≤0.003％，Cu 0.10～0.30％，Ni0.10～0.40％，Cr0.10～0.30％，Mo0.05～0.30％，Als0.035～0.065％，Ti0.005～0.011％，V0.015～0.045％，N≤0.0060％，Ca0.001～0.004％，B0.0006～0.0013％，余Fe。本發(fā)明采用低C-低Si-高M(jìn)n-低N-(Ti+V+B)微合金鋼成分體系作為基礎(chǔ)，優(yōu)化再結(jié)晶控軋+調(diào)質(zhì)工藝，使鋼板顯微組織為細(xì)小回火馬氏體+回火下貝氏體，平均晶團(tuán)尺寸在25μm以下，屈服強(qiáng)度≥690MPa，抗拉強(qiáng)度≥780MPa，-40℃的Charpy沖擊功(單個(gè)值)≥100J，焊接熱影響區(qū)(HAZ)的-40℃的Charpy沖擊功(單個(gè)值)≥47J，拉伸率δ5≥15％。
文檔編號C22C38/58GK102618799SQ20121007831
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者劉自成, 吳勇, 李先聚 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司