多特性特厚高強(qiáng)鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種多特性特厚高強(qiáng)鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于高強(qiáng)度中厚板鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。鋼板化學(xué)成分按重量百分比為C：0.10-0.2％，Si：0.1-0.553％，Mn：1.0-1.5％，P≤0.010％，S≤0.006％，Al：0.02-0.05％，Nb：0.01-0.03％，Ti：0.01-0.02％，Ni:0.1-0.3％，Cr：0.5-0.9％，Mo：0.2-0.5％，B：0.001-0.002％，余量為Fe及不可避免的夾雜，CEV≤0.56。該鋼只需少量添加Ni、Mo等貴金屬元素，控制軋制控制冷卻+調(diào)質(zhì)處理方式，得到回火索氏體+回火貝氏體組織，成功并穩(wěn)定地生產(chǎn)具有高強(qiáng)韌性、易焊接性、高耐磨性的特厚高強(qiáng)度鋼板，適用于各類工程機(jī)械設(shè)備，包括混凝土泵車、挖掘機(jī)、旋挖鉆機(jī)、叉車、破碎機(jī)、汽車起重機(jī)、隨車起重機(jī)、履帶起重機(jī)等大噸位起重機(jī)的臂架、車架、轉(zhuǎn)臺(tái)、支腿等部位。
【專利說(shuō)明】多特性特厚局強(qiáng)鋼板及其生嚴(yán)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高強(qiáng)度中厚板鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種多特性特厚高強(qiáng)鋼板及其 生產(chǎn)方法，該鋼只需少量添加 Ni、Mo元素，采用控制軋制控制冷卻+調(diào)質(zhì)處理方式，得到回 火索氏體+回火貝氏體組織，即可成功并穩(wěn)定地生產(chǎn)多特性特厚高強(qiáng)度、高韌性、易焊接、 良好耐磨性能的中厚鋼板，厚度規(guī)格可達(dá)60-105mm。該生產(chǎn)方法適用于配備調(diào)質(zhì)熱處理設(shè) 備的寬厚板生產(chǎn)線。

【背景技術(shù)】
[0002] 低合金高強(qiáng)度鋼板，由于其具有高強(qiáng)度、良好的強(qiáng)韌性、可焊接性和良好的抵抗磨 料磨損的能力以及較低的成本而被廣泛應(yīng)用于煤炭機(jī)械、建筑工程機(jī)械和重型機(jī)械行業(yè)。
[0003] 在本發(fā)明前，專利號(hào)CN103540865A，提供了一種調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度Q620D特厚鋼板的生 產(chǎn)方法，采用在線淬火一離線淬火一回火，Nb+Ti彡0· 06，Cu+Ni彡I. 0，Cr = 0· 30?0· 60， Mo = 0· 30 ?0· 50，CEV 彡 0· 60，CEV 按 CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 公式進(jìn)行 計(jì)算。與本發(fā)明相比，其屈服強(qiáng)度不低于590Mpa，抗拉強(qiáng)度不低于700Mpa，強(qiáng)度級(jí)別偏低； CEV比本發(fā)明的0. 56高，焊接性能差；不要求-40°C及其以下級(jí)別低溫沖擊，不要求鋼板表 面硬度，生產(chǎn)難度較低。
[0004] 專利號(hào)CN103556060A提供了一種調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度Q800E特厚鋼板的生產(chǎn)方法，采用在 線淬火+離線淬火+回火工藝，Nb+V+Ti彡0· 10, Cu+Ni彡L 0, Cr = 0· 40?0· 75, Mo = 0· 50 ?0·75, B 彡 0·0025, CEV 彡 0·60, CEV 按 CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 公式進(jìn)行計(jì)算。不足之處在于：（1)其屈服強(qiáng)度不低于740Mpa，抗拉強(qiáng)度不低于800Mpa， A > 15%，-40°C沖擊功> 27J，雖然其強(qiáng)度級(jí)別與本發(fā)明相當(dāng)，但延伸率小于本發(fā)明的 18%，對(duì)低溫韌性要求明顯低于本發(fā)明的-46°C V型缺口夏比沖擊功97-179J，且其對(duì)表面 硬度無(wú)要求；（2)其CEV < 0. 6即可，比本發(fā)明的0. 56高，焊接性能差。
[0005] 專利號(hào)CN103343285A提供了一種690級(jí)超高強(qiáng)度海洋工程用鋼板及其生產(chǎn)方法， 其特征在于，其化學(xué)成分按重量百分比為：CO. 14?0. 18%、SiO. 20?0. 35%、Mn I. 1? 1. 25 %、NbO. 01 ?0. 03 %、P 彡 0. 02 %、S 彡 0. 005 %、Nb 0. 010 ?0. 03 %、V 0. 035 ? 0. 045%、Ti 0. 005?0. 015%、其中Nb+V+Ti彡0. 12%，并將TMCP軋制、緩冷以及熱處理 方面參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。其力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度值695?760MPa，抗拉強(qiáng)度780?920MPa，延 伸率15. 8-20. 4%，Z向斷面收縮率平均值> 35%。其缺點(diǎn)是，該成分設(shè)計(jì)只能滿足厚度小 于80mm鋼板的強(qiáng)韌性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種多特性特厚高強(qiáng)鋼板及其生產(chǎn)方法，只需少量添加 Ni、Mo等貴金屬元素，采用控制軋制控制冷卻+調(diào)質(zhì)處理方式，得到回火索氏體+回火貝 氏體組織，即可成功并穩(wěn)定地生產(chǎn)多特性特厚高強(qiáng)鋼板，具有高強(qiáng)韌性、易焊接性、高耐 磨性，厚度規(guī)格為60-105mm，屈服強(qiáng)度RpO. 2690-760Mpa，抗拉強(qiáng)度790-834Mpa，延伸率 A彡18%，-46°C V型缺口夏比沖擊功97-179J，表面硬度為265-277HB。
[0007] 本發(fā)明鋼板的化學(xué)成分（按重量百分比）為C :0· 10-0. 2%，Si :0· 1-0. 3%， Mn ： 1. 0-1. 5 %, P ^ 0. 010 % , S ^ 0. 006 %, Al ：0. 02-0. 05 %, Nb ：0. 01-0. 03 %, Ti ： 0.01-0.02 %,Ni:0. 1-0. 3 %,Cr：0. 5-0. 9 %,M〇：0. 2-0.5 %, B ：0. 001-0. 002 %, CEV < 0. 56,余量為Fe及不可避免的夾雜。
[0008] 鋼板組織為回火索氏體+回火貝氏體。
[0009] 屈服強(qiáng)度690Mpa超厚耐磨高強(qiáng)鋼板厚度規(guī)格為60mm-105mm。
[0010] 本發(fā)明中選擇的成分設(shè)計(jì)中，各元素的作用如下：
[0011] C :選擇為0.1-0. 2%。碳含量對(duì)鋼材的強(qiáng)度、韌性和焊接性能都有影響。必要的 碳含量起到固溶強(qiáng)化的作用，與加入的Nb、Ti元素作用，析出微合金碳化物，起到抑制再結(jié) 晶和析出強(qiáng)化的作用。
[0012] 硅：選擇為0. 1-0. 3%。Si是煉鋼脫氧的必要元素，且以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng) 度；含量太低脫氧效果不佳，含量太高會(huì)降低韌性，可焊性較差。
[0013] 錳：選擇為1. 0-1. 5%。Mn是固溶強(qiáng)化和提高鋼板抗拉強(qiáng)度的最重要元素，在調(diào)質(zhì) 鋼中還能降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，有利于控軋過(guò)程中對(duì)晶粒尺寸 的控制，獲得細(xì)小組織，利于低溫韌性的改善，且其成本低廉，應(yīng)用經(jīng)濟(jì)，因此本發(fā)明中把Mn 左右主要合金元素。
[0014] 鋁：選擇為Al :0.02-0. 05%。Al為脫氧元素，形成AlN有效硅細(xì)化晶粒，與Si相 似，含量不足，脫氧效果很差，太高則影響韌性。
[0015] Nb :選擇為0. 01-0. 3%。Nb能夠有效地抑制奧氏體再結(jié)晶，提高再結(jié)晶溫度，擴(kuò)大 未再結(jié)晶區(qū)范圍，為精軋階段控制軋制加大壓下量來(lái)細(xì)化最終組織提供保證。其中，固溶鈮 的細(xì)小碳氮化物對(duì)奧氏體晶界及亞結(jié)晶起到釘扎拖曳作用，在冷卻過(guò)程中，部分固溶鈮可 以在貝氏體中析出碳氮化物，起到析出強(qiáng)化的作用。
[0016] Ti :選擇為0.01-0.0%。鈦除了固定氮元素，還可以阻止加熱、乳制和焊接過(guò)程中 晶粒的長(zhǎng)大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。
[0017] 磷和硫：選擇為< 0.010%和0. 006%。P、S均為有害元素，嚴(yán)格控制P、S含量有 利于提高鋼板的低溫韌性。
[0018] Ni :選擇為0. 1-0. 3%，可以擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，降低奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度， 利于細(xì)化細(xì)化馬氏體/貝氏體晶粒尺寸，增加馬氏體/鐵素體位相差，同時(shí)提高調(diào)質(zhì)鋼板強(qiáng) 度和韌性，尤其是改善低溫沖擊韌性方面十分有益。
[0019] Cr :選擇為0. 5-0. 9%，增加鋼板淬透性，提高鋼板強(qiáng)度，增加馬氏體/鐵素體板條 間位相差，改善低溫韌性；能與C和P反應(yīng)，在表面一層很薄的硬層，改善鋼板硬度和耐磨性 能。
[0020] Mo :選擇為0. 2-0. 5%，能夠提高鋼的強(qiáng)度和硬度，降低鋼的臨界冷卻速度，提高 鋼的淬透性，增加回火穩(wěn)定性。
[0021] B :選擇為0.001-0. 002%，顯著增加鋼板的淬透性，價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，加入過(guò) 多對(duì)鋼板韌性和焊接性能不利。
[0022] 本發(fā)明的采用的生產(chǎn)工藝如下：
[0023] (1)鑄坯生產(chǎn)工藝：鑄坯采用鐵水脫硫扒渣一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一RH精煉一板 述連鑄，嚴(yán)格控制板述成分。
[0024] (2)板坯加熱工藝：加熱溫度設(shè)定為1180?1250°C，加熱時(shí)間為3. 5-4. 5h，使鑄 坯奧氏體化，保證微合金充分固溶，且溫度不至于太高導(dǎo)致奧氏體晶粒粗大；
[0025] (3)軋制工藝：采用再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)的兩階段軋制。
[0026] 第一階段為再結(jié)晶區(qū)軋制，也是粗軋階段，其開(kāi)軋溫度1000-1100°C。由于鋼板厚 度達(dá)到60-105mm，其第二階段的總壓下量和道次壓下率均受到制約，因此需要更加充分地 發(fā)揮第一階段的軋制效果。本發(fā)明認(rèn)為對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼，淬火組織的晶粒尺寸與奧氏體晶粒尺 寸關(guān)系更大，因此，需要強(qiáng)調(diào)在再結(jié)晶區(qū)的軋制，能夠充分發(fā)揮軋制能力，利用反復(fù)大壓下 率的軋制，充分細(xì)化奧氏體晶粒，從而改善超厚調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度、第低溫韌性、耐磨性能等。
[0027] 第二階段為精軋階段：乳件中間待溫厚度按照成品厚度的1. 5倍?2倍控制；奧 氏體未再結(jié)晶區(qū)開(kāi)軋溫度830°C _868°C，終軋溫度控制在800-830°C。
[0028] 1)控制冷卻
[0029] 終冷溫度控制在679-700°C，冷卻速度控制在11. 79-16. 99°C /s。
[0030] 2)調(diào)質(zhì)工藝
[0031] 采用淬火+回火的熱處理工藝。
[0032] 淬火溫度890-920°C，保溫30-60min，保證淬火鋼板表面鋼板組織為馬氏體，1/4 處組織為馬氏體+少量貝氏體，心部為貝氏體；同時(shí)保證淬火表面硬度能達(dá)到430-450HB ;
[0033] 回火溫度為620-650°C，回火時(shí)間為60min-100min，回火組織為回火馬氏體+回火 貝氏體組織，保證屈服強(qiáng)度Rp〇. 2690-760Mpa，-46°C V型缺口夏比沖擊功97-179J，表面硬 度為 269-277HB。
[0034] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0035] 本發(fā)明采用少量Ni、Mo等貴重金屬元素，合金成本低，節(jié)約社會(huì)資源，滿足綠色環(huán) 保設(shè)計(jì)理念。
[0036] 本發(fā)明充分利用再結(jié)晶區(qū)軋制、未再結(jié)晶區(qū)軋制、控制冷卻的軋制方式，獲得奧氏 體晶粒尺寸適當(dāng)?shù)慕M織，通過(guò)適當(dāng)發(fā)揮Nb、Ni、Cr、Mo、B等微合金元素的綜合作用，縮短淬 火和回火時(shí)間，生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)周期短。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明提供的化學(xué)成分和生產(chǎn)方法，可以成功穩(wěn)定地生產(chǎn)一種多特性特厚 高強(qiáng)鋼板。該鋼只需少量添加 Ni、Mo等貴金屬元素，具有高強(qiáng)韌性、易焊接性、高耐磨 性的，厚度規(guī)格為60-105mm，屈服強(qiáng)度RpO. 2690-760Mpa，抗拉強(qiáng)度790-834Mpa，延伸率 A彡18%，-46°C V型缺口夏比沖擊功97-179J，表面硬度為265-277HB，適用于各類工程機(jī) 械設(shè)備，包括混凝土泵車、挖掘機(jī)、旋挖鉆機(jī)、叉車、破碎機(jī)、汽車起重機(jī)、隨車起重機(jī)、履帶 起重機(jī)等大噸位起重機(jī)的臂架、車架、轉(zhuǎn)臺(tái)、支腿等部位。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038] 圖1為63. 2mm表層照片。
[0039] 圖 2 為 63. 2mm_l/4 照片。
[0040] 圖3為63. 2mm-心部照片。
[0041] 圖4為88. 9mm_表層照片。
[0042] 圖 5 為 88. Qmm-1 /4 照片。
[0043] 圖6為88. 9mm-心部照片。
[0044] 圖7為101. 2mm-表層照片。
[0045] 圖 8 為 101. 2mm-l/4 照片。
[0046] 圖9為101. 2mm-心部照片。

【具體實(shí)施方式】：
[0047] 本實(shí)施實(shí)例為規(guī)格63. 2mm、88. 9mm和102. 6mm的屈服強(qiáng)度690Mpa超厚耐磨鋼 板的生產(chǎn)工藝，其成分重量百分比如表1，63. 2mm、88. 9mm和102. 6mm鋼板的CEV分別為 0·496、0·516 和 0· 558。
[0048] 表1化學(xué)成分
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種多特性特厚高強(qiáng)鋼板，其特征在于：該鋼板的化學(xué)成分按重量百分比為：C:0. 10-0. 2%, Si ：0. l-o. 3%,Mn ：1. 〇-l. 5%,P ^ 0. 010%, S ^ 0. 006%, A1 ：0. 02-0. 05%, Nb ：0. 01-0. 03 %, Ti ：0. 01-0. 02 %, Ni : 0. l-〇. 3 %, Cr ：0. 5-0. 9 %, Mo ：0. 2-0. 5 %, B ： 0. 001-0. 002%，CEV < 0. 56,余量為Fe及不可避免的夾雜。
2. 如權(quán)利要求1所述的多特性特厚高強(qiáng)鋼板，其特征在于：鋼板組織為回火索氏體+ 回火貝氏體。
3. 如權(quán)利要求1所述的多特性特厚高強(qiáng)鋼板，其特征在于：鋼板厚度規(guī)格為 60mm-105mm〇
4. 一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的多特性特厚高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)方法，工藝包括控軋控 冷、調(diào)質(zhì)處理；其特征在于：工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為： (1) 控制軋制：乳件中間待溫厚度按照成品厚度的1. 5倍?2倍控制；奧氏體未再結(jié)晶 區(qū)開(kāi)軋溫度830°C _868°C，終軋溫度控制在800-830°C ; (2) 控制冷卻：終冷溫度控制在679-700°C，冷卻速度控制在11. 79-16. 99°C /s ; (4)調(diào)質(zhì)工藝：淬火溫度890-920°C，保溫30-60min，回火溫度為620-650°C，回火時(shí)間 為 60min-100min。
【文檔編號(hào)】C22C38/54GK104328354SQ201410540075
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】劉春明, 張?zhí)K淵, 王振強(qiáng), 顧林豪, 鄒揚(yáng) 申請(qǐng)人:首鋼總公司