一種經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板及其生產(chǎn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁、建筑、海洋平臺等基礎(chǔ)設(shè)施的裝備和技術(shù)水平不 斷提高，因此，對結(jié)構(gòu)用鋼的安全和質(zhì)量的要求也越來越高。屈強(qiáng)比是表征材料因過載而發(fā) 生整體均勻變形能力的力學(xué)參量，與材料的加工硬化指數(shù)密切相關(guān)，是關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)安全性 的一個重要力學(xué)性能指標(biāo)。在工程結(jié)構(gòu)中，鋼構(gòu)件的變形能力和承載能力隨屈強(qiáng)比的降低 而顯著提高，同時，當(dāng)屈強(qiáng)比降低時，焊接結(jié)構(gòu)中容許裂紋的長度將增加，構(gòu)件的安全性將 因脆性斷裂傾向的降低而增加。因此，在安全系數(shù)要求較高的鋼結(jié)構(gòu)件中，寬厚板使用廠家 對鋼板的強(qiáng)度和屈強(qiáng)比都有比較高的要求，尤其在建筑結(jié)構(gòu)用鋼中，我國抗震設(shè)計規(guī)范規(guī) 格了各級別鋼的屈強(qiáng)比不大于0.85。
[0003] 目前國內(nèi)已有不少關(guān)于低屈強(qiáng)比鋼板的發(fā)明專利，但大多數(shù)采用TMCP+微合金化 成分設(shè)計，合金成本較高，生產(chǎn)效率低，乳后控冷進(jìn)入貝氏體相變區(qū)易使鋼板冷卻不均勻， 造成較大的殘余應(yīng)力以及性能的不均勻。如專利CN101676427A采用TMCP乳制工藝獲得屈強(qiáng) 比0.66~0.72的熱乳鋼板，強(qiáng)度較高，組織為貝氏體+馬氏體，但其采用高Cr、V成分體系，經(jīng) TMCP控制冷卻后性能易出現(xiàn)不均勻性，板型不易控制；專利CN103422025A采用高Si-Mn-Cr-Nb成分，通過TMCP+弛豫的乳制工藝，獲得的鋼板抗拉強(qiáng)度2 800MPa、屈強(qiáng)比< 0.83，但其生 產(chǎn)工藝復(fù)雜，弛豫溫度以及時間更是不易控制；專利CN102011068A采用微合金成分設(shè)計以 及TMCP+T工藝，鋼板抗拉強(qiáng)度2 800MPa、屈強(qiáng)比0.65~0.7，但其精乳溫度較低（<850°C)，對 乳機(jī)負(fù)荷較大，且回火工藝增加了鋼板生產(chǎn)成本、降低了生產(chǎn)效率低;專利103993243A采用 高Si-Mn-Ni成分體系，通過熱乳+碳分配工藝處理，獲得鋼板屈強(qiáng)比〈0.6,但其組織為板條 貝氏體+殘余奧氏體，而殘余奧氏體為高溫穩(wěn)定相，長時間易發(fā)生馬氏體相變，而產(chǎn)生相變 應(yīng)力，其碳分配熱處理工藝復(fù)雜，對生產(chǎn)設(shè)備要求高，電磁感應(yīng)加熱速度難以控制；專利 CN103882330A通過Cr-Mo-Ni-Cu成分體系，并嚴(yán)格控制Ti/N、Mn/C和Ni/Cu比，采用控制乳制 工藝，獲得鋼板屈強(qiáng)比為0.68~0.74，抗拉強(qiáng)度大于1200MPa，但延伸率〈15%，且成分設(shè)計 復(fù)雜，增加了熔煉工藝的難度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板及其生產(chǎn)方法，通過 低碳中錳成分設(shè)計，不添加 Ni、Mo、V等貴重合金元素，同時采用較為簡單的工藝(控乳+空 冷)生產(chǎn)，在降低生產(chǎn)成本的同時，獲得具有高強(qiáng)度和低屈強(qiáng)比的貝氏體+少量鐵素體組織， 抗拉強(qiáng)度>740MPa，屈強(qiáng)比〈0.75。
[0005] 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：
[0006] -種經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板，化學(xué)成分以重量百分比計包括:C:0.04~ 0.06%、Si:0.18~0.22%、Mn:2.8~5.2%、P<0.020%、S<0.010%、Nb:0.018~0.032%、 Ti : 0.008~0.022%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 各化學(xué)元素的用量及冶金作用如下：
[0008] C:對強(qiáng)度貢獻(xiàn)最有效的元素，通過固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)。低碳 含量可保證鋼一定的韌性以及焊接性能，故本發(fā)明中含量控制在0.04~0.06%。
[0009] Si:煉鋼脫氧的必要元素，同時也是固溶強(qiáng)化元素，增加材料的強(qiáng)度，含量過高時 損害材料的低溫韌性和焊接性能，因此本發(fā)明含量控制在〇. 18~0.22%。
[0010] Μη:有效的固溶強(qiáng)化元素，在低碳條件下對提高強(qiáng)度起著顯著地作用。擴(kuò)大奧氏體 相區(qū)，增加奧氏體冷卻時的過冷度，提高淬透性，當(dāng)含量超過一定值后，使得鋼乳后空冷即 可得到貝氏體組織。本發(fā)明通過提高Μη元素含量，代替高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼中常用Mo、Ni、V等常用貴 重合金元素，故含量選擇在2.8~5.2 %。
[0011] Nb:提高奧氏體未再結(jié)晶溫度，擴(kuò)大奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的溫度范圍，在鋼中形成碳 氮化物抑制奧氏體晶粒長大，具有強(qiáng)烈細(xì)化晶粒的作用，是鋼控制乳制中阻止奧氏體再結(jié) 晶的重要元素，故含量控制在0.018~0.032 %。
[0012] Ti:有效的固氮和脫氧元素，對鋼中0、N元素的控制有著重要作用，同時和Nb復(fù)合 加入可進(jìn)一步提高奧氏體再結(jié)晶溫度，故含量控制在0.008~0.022%。
[0013] P、S:鋼中的有害元素，對鋼的低溫沖擊和焊接性具有較大的損害作用，考慮到煉 鋼可操作性和煉鋼成本，控制P <0.020 %，S<0.010%。
[0014] 所述的低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板的生產(chǎn)方法，包括冶煉、鑄造和乳制工序，所述的 乳制采用粗乳+精乳兩階段控制，板坯乳制加熱溫度為1160~1210°C，粗乳溫度控制在1010 ~940°C之間，中間坯厚度為成品厚度1.8倍，精乳溫度控制在Tnr以下60~90°C之間，乳后 鋼板空冷至室溫。
[0015] 進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)方法制得的鋼板抗拉強(qiáng)度>740MPa，屈強(qiáng)比〈0.75,組織為貝氏 體+少量鐵素體。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：
[0017] 1、采用低碳中錳成分設(shè)計，利用Μη提高淬透性和固溶強(qiáng)化機(jī)制，代替Mo、Ni、V等常 用貴重合金元素，制得的鋼板組織為貝氏體+少量鐵素體，抗拉強(qiáng)度>740MPa，屈強(qiáng)比〈0.75， 斷后延伸率>15%。
[0018] 2、通過控制乳制工藝獲得細(xì)小晶粒的貝氏體組織，利用控制乳制后空冷的自回火 消除乳制后的殘余應(yīng)力，獲得組織、性能均勻的鋼板。
【附圖說明】
[0019] 圖1為實(shí)施例1中鋼板縱截面1/4厚度處的顯微組織照片；
[0020]圖2為實(shí)施例2中鋼板縱截面1/4厚度處的顯微組織照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 鋼板的化學(xué)成分組成按重量百分比計為：C:0.04%、Si:0.21%、Mn:3.0%、P: 0.0059%、S:0.0061%、Nb:0.025%、Ti:0.015%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0024]根據(jù)鋼板的化學(xué)成分范圍及制造方法，經(jīng)冶煉、鑄造和乳制工序，制造鋼板。在熱 乳工序中，板坯加熱溫度1180°C，粗乳溫度1010~940°C，精乳溫度860~830°C，乳制鋼板厚 度50mm，乳后空冷至室溫，獲得貝氏體+少量鐵素體組織。鋼板的力學(xué)性能見表1，鋼板縱截 面1/4厚度處的顯微組織照片見圖1。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 鋼板的化學(xué)成分組成按重量百分比計為：C:0.05%、Si:0.19%、Mn:5.0%、P: 0.0061%、S:0.0089%、Nb:0.022%、Ti:0.013%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。9
[0027]根據(jù)鋼板的化學(xué)成分范圍及制造方法，經(jīng)冶煉、鑄造和乳制工序，制造鋼板。在熱 乳工序中，板坯加熱溫度1180°C，粗乳溫度1010~940°C，精乳溫度860~830°C，乳制鋼板厚 度50mm，乳后空冷至室溫，獲得貝氏體+少量鐵素體組織。鋼板的力學(xué)性能見表1，鋼板縱截 面1/4厚度處的顯微組織照片見圖2。
[0028]表1本發(fā)明實(shí)施例1和2的力學(xué)性能
[0029]
[0030] 注：拉伸試樣采用標(biāo)距為Φ 8 X 40mm的圓棒試樣；夏比沖擊試樣尺寸為10 X 10 X 55mm〇
[0031]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通 過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在 形式上和細(xì)節(jié)上對其做出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板，其特征在于，所述鋼板的化學(xué)成分以重量百 分比計包括：C:0.04~0.06%、Si:0.18~0.22%、Μη:2·8~5.2%、P< 0.020%、S< 0.010%、Nb:0.018~0.032%、Ti:0.008~0.022%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2. -種經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板的生產(chǎn)方法，包括冶煉、澆鑄和乳制工序，其特 征在于，所述鋼板采用粗乳+精乳兩階段控制乳制，板坯乳制加熱溫度為1160~1210°C，粗 乳溫度控制在1010~940°C之間，中間坯厚度為成品厚度1.8倍，精乳溫度控制在Tnr以下60 ~90°C之間，乳后鋼板空冷至室溫。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所 述的生產(chǎn)方法制得的鋼板抗拉強(qiáng)度>740MPa，屈強(qiáng)比〈0.75,組織為貝氏體+少量鐵素體。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比中錳貝氏體鋼板及其生產(chǎn)方法，鋼板的化學(xué)成分組成以重量百分比計包括：C：0.04～0.06％、Si：0.18～0.22％、Mn：2.8～5.2％、P≤0.020％、S≤0.010％、Nb：0.018～0.032％、Ti：0.008～0.022％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過以Mn替代其他貴重合金元素，采用低成本合金化設(shè)計和簡單的軋制工藝，獲得的鋼板抗拉強(qiáng)度>740MPa，屈強(qiáng)比<0.75，組織為貝氏體+少量鐵素體，具有高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比的特性。
【IPC分類】C22C38/02, B21B37/74, C22C33/04, C22C38/12, C22C38/04, B21B37/16, C22C38/14
【公開號】CN105483529
【申請?zhí)枴緾N201510823029
【發(fā)明人】張寬, 鎮(zhèn)凡, 曲錦波
【申請人】江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月24日