CN102719753B - 一种低屈强比高强度钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低屈强比高强度钢板及其制造方法。该钢化学成分按质量百分比为C：0.13～0.2％、Si：0.4～1.2％、Mn：1.4～2.0％、P≤0.01％、S≤0.006％、Cr：0.3～1.0％、Mo：0.2～0.8％、Nb：0.02～0.08％、Ti：0.01～0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质，同时满足Pcm≤0.3％。该钢制造方法为：钢坯经加热、粗轧、精轧、轧后加速冷却至550℃以下，然后空冷至室温，随后进行760～840℃正火处理。本发明通过低合金化处理，大大降低了生产成本，获得钢板的组织为铁素体+马氏体/贝氏体复相组织，屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥800MPa，可广泛适用于建筑、桥梁、管线、海洋平台等领域。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁材料技术，特别涉及一种具有低屈强比高强度钢板及其制造方法。
背景技术
目前已有大量涉及低屈强比高强度钢的专利技术。
涉及低屈强比高强度钢的专利技术的化学成分上分析：(1)碳含量普遍偏低，除专利号为CN 101676427B的专利技术C≥0.1wt％外，其余C含量均≤0.1wt％；(2)为保证强度都添加了大量的Ni、Cu等贵重合金元素，合金成本高。专利号为CN 101676427B的发明钢虽然合金成分简单且满足低屈强比高强度的特性，但韧、塑性偏低。
涉及低屈强比高强度钢的专利技术的生产工艺上分析，CN 100343408C号专利公开了一种“高抗拉强度高韧性低屈强比贝氏体钢及其生产方法”的技术，该技术采用TMCP+RPC+SQ工艺生产，工艺复杂，生产效率低；CN 102011068A号专利公开了“一种780MPa级低屈强比建筑用钢板及其制造方法”的技术，但该技术要采用UFC(超快冷技术)工艺生产，冷速为30～100℃/s，对设备要求高；CN101649420A号专利公开了“一种高强度高韧性低屈强比钢、钢板及其制造方法”，该技术采用TMCP工艺生产，工艺简单，但强度偏低。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种成分简单、合金成本低、强度高、屈强比低的钢板及其制造方法，所述钢板的化学成分按质量百分比为：C：0.13～0.2％、Si：0.4～1.2％、Mn：1.4～2.0％、P≤0.01％、S≤0.006％、Cr：0.3％～1.0％、Mo：0.2％～0.8％、Nb：0.02～0.08％、Ti：0.01～0.02％，余量为Fe及其他不可避免的杂质，同时保证焊接冷裂纹敏感性系数：
Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B≤0.3％。
本发明充分的利用了C的强化作用，通过增加C含量来提高发明钢的强度，减少Cr、Mo等合金元素的添加，避免了Ni、Cu合金元素的添加。为了避免C含量过高而造成对焊接性能的不利影响，规定焊接冷裂纹敏感性系数Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B≤0.30％。本发明还含有较高的Si、Mn含量，其中Si含量在0.4～1.2％之间，Mn含量在1.4～2.0％之间，Si、Mn均是钢中最常用的合金元素，原料成本低，固溶强化效果明显，Si还具有促进铁素体形成的作用，有利于两相区正火时铁素体的形成。本发明还添加了一定量的Cr和Mo以提高钢板的淬透性和强度，使钢板在轧制完成后的冷却过程中，形成较多的细小贝氏体或马氏体组织。本发明还添加了微量的Nb、Ti微合金元素，避免加热和轧制时奥氏体晶粒粗大。
本发明的另一目的在于提供了一种低屈强比高强度钢板的制造方法，包括以下步骤：
1)在冶炼浇铸工序中，按照上述的化学组分冶炼、浇铸成板坯；
2)在加热工序中，板坯加热温度为1100～1200℃；
3)在轧制工序中，采用两阶段控制轧制，终轧温度为800～850℃；
4)在冷却工序中，采用轧后快速冷却，冷速为≥10℃/s，终冷温度≤550℃，之后空冷至室温；
5)在热处理工序中，钢板在760～840℃范围内进行两相区正火，加热保温时间系数为1.5～2.5min/mm+20min，冷速为0.5～5℃/s。
轧制工艺上，本发明采用广泛使用的TMCP(控制轧制+轧后加速冷却)技术。通过TMCP技术加上Nb、Ti微合金元素的作用可使钢的晶粒得到充分细化；轧后通过加速冷却以及Cr、Mo合金元素的作用可获得细小的贝氏体或马氏体组织，为后续两相区正火做准备。
热处理工艺上，本发明采用两相区正火工艺。两相区正火后，得到细小的针状体素体和贝氏体/马氏体组织，通过硬相(贝氏体/马氏体)和软相(针状铁素体)的复合作用使得本发明钢兼具高强度和低屈强比的特性，同时还具有良好的韧、塑性。
根据以上成分和工艺生产的低屈强比高强度钢板的屈服强度≥450Mpa，抗拉强度≥800MPa，屈强比≤0.75，延伸率≥20％，-20℃冲击功≥80J。
本发明的有益效果在于：本发明钢改变传统低屈强比高强度钢低C的特点，增加C含量，充分发挥C的强化作用，同时以低廉的Si、Mn、Cr为主要的合金添加元素，而不添加Ni、Cu等贵重合金元素，降低了合金成本，而且钢中不含Cu、Ni有利于废钢的回收利用，属于环保型钢；热处理时采用两相区正火工艺即可获得铁素体+马氏体/贝氏体复相组织，避免了传统的淬火工艺带来的淬火不均匀、板形不易控制等问题。
附图说明
图1为本发明实施例1钢板的光学显微组织照片；
图2为本发明实施例3钢板的光学显微组织照片。
具体实施方式
下面用实施例对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施中所作的任何变动都将落在权利要求书的范围内。
实施例1
一种低屈强比高强度钢板，其化学成分质量百分比为：C：0.15％、Si：0.6％、Mn：1.7％、P：0.0075％、S：0.0057％、Cr：0.43％、Mo：0.24％、Nb：0.04％、Ti：0.015％，余量为Fe及不可避免的夹杂，焊接裂纹敏感性系数Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B＝0.29％；
制造方法：钢坯加热温度为1200℃，粗轧开轧温度为1060℃，精轧开轧温度为930℃，终轧温度为829℃，终冷温度为460℃，冷速为15℃/s；
热处理工艺：两相区正火温度为760℃，保温时间为2min/mm+20min，冷却速率为2℃/s。
力学性能结果如表1所示。
实施例2
一种低屈强比高强度钢板，其化学成分质量百分比为：C：0.13％、Si：0.68％、Mn：1.8％、P：0.0062％、S：0.0046％、Cr：0.52％、Mo：0.41％、Nb：0.056％、Ti：0.013％，余量为Fe及不可避免的夹杂，焊接裂纹敏感性系数Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B＝0.30％；
制造工艺：钢坯加热温度为1150℃，粗轧开轧温度为1050℃，精轧开轧温度为920℃，终轧温度为819℃，终冷温度为482℃，冷速为17℃/s；
热处理工艺：两相区正火温度为790℃，保温时间为1.5min/mm+20min，冷却速率为4℃/s。
力学性能结果如表1所示。
实施例3
一种低屈强比高强度钢板，其化学成分质量百分比为：C：0.16％、Si：0.52％、Mn：1.6％、P：0.0084％、S：0.0050％、Cr：0.40％、Mo：0.23％、Nb：0.04％、Ti：0.014％，余量为Fe及不可避免的夹杂，焊接裂纹敏感性系数Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B＝0.29％；
制造工艺：钢坯加热温度为1200℃，粗轧开轧温度为1050℃，精轧开轧温度为920℃，终轧温度为821℃，终冷温度为500℃，冷速为15℃/s；
热处理工艺：两相区正火温度为820℃，保温时间为2min/mm+20min，冷却速率为3℃/s。
力学性能结果如表1所示。
实施例4
一种低屈强比高强度钢板，其化学成分质量百分比为：C：0.18％、Si：0.46％、Mn：1.4％、P：0.0056％、S：0.006％、Cr：0.32％、Mo：0.24％、Nb：0.042％、Ti：0.013％，余量为Fe及不可避免的夹杂，焊接裂纹敏感性系数Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B＝0.3％；
制造工艺：钢坯加热温度为1180℃，粗轧开轧温度为1020℃，精轧开轧温度为930℃，终轧温度为832℃，终冷温度为400℃，冷速为15℃/s；
热处理工艺：两相区正火温度为820℃，保温时间为2min/mm+20min，冷却速率为4℃/s。
力学性能结果如表1所示。
表1各实施例中发明钢的力学性能结果
| Rp0.2/MPa | Rm/MPa | Rp0.2/Rm | A/％ | Akv(-20℃)/J | |
| 实施例1 | 540 | 811 | 0.67 | 23.1 | 98 |
| 实施例2 | 476 | 806 | 0.59 | 25.6 | 118 |
| 实施例3 | 584 | 829 | 0.70 | 22.6 | 102 |
| 实施例4 | 613 | 872 | 0.70 | 20.3 | 86 |
各实施例中发明钢屈服强度在475～615MPa，抗拉强度在806～872MPa，屈强比在0.59～0.70，-20℃冲击功在85～120J，延伸率在20～26％，具有高强度和低屈强比特性，同时具有良好的韧、塑性。
Claims (1)
1.一种低屈强比高强度钢板的制造方法，钢板包含的组分及其重量百分比含量分别为：
C：0.13～0.2%、Si：0.4～1.2%、Mn：1.4～2.0%、P≤0.01%、S≤0.006%、Cr：0.3%～1.0%、Mo：0.2%～0.8%、Nb：0.02～0.08%、Ti：0.01～0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质，该钢板的化学组分同时满足：
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B≤0.3%，其特征在于：
1）在冶炼浇铸工序中，按照上述的化学组分冶炼、浇铸成板坯；
2）在加热工序中，板坯加热温度为1100～1200℃；
3）在轧制工序中，采用两阶段控制轧制，终轧温度为800～850℃；
4）在冷却工序中，采用轧后快速冷却，冷速为≥10℃/s，终冷温度≤550℃，之后空冷至室温；
5）在热处理工序中，钢板在760～840℃范围内进行两相区正火，加热保温时间为1.5～2.5min/mm+20min，冷速为0.5～5℃/s。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |