CN105525205A - 一种390MPa级正火型微合金化钢板 - Google Patents

一种390MPa级正火型微合金化钢板 Download PDF

Info

Publication number
CN105525205A
CN105525205A CN201510996860.XA CN201510996860A CN105525205A CN 105525205 A CN105525205 A CN 105525205A CN 201510996860 A CN201510996860 A CN 201510996860A CN 105525205 A CN105525205 A CN 105525205A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel plate
normalizing
level
microalloying
heart portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510996860.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105525205B (zh
Inventor
潘涛
苏航
柴希阳
柴锋
李丽
陈雪慧
王瑞珍
薛东妹
杨才福
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd
Central Iron and Steel Research Institute
Original Assignee
ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd
Central Iron and Steel Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd, Central Iron and Steel Research Institute filed Critical ADVANCED STEEL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201510996860.XA priority Critical patent/CN105525205B/zh
Publication of CN105525205A publication Critical patent/CN105525205A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105525205B publication Critical patent/CN105525205B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/28—Normalising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.10-0.16％，Si：0.30％-0.50％，Mn：1.4％-1.65％，Cr：0.01％-0.15％，Al：0.001％-0.015％，V：0.055％-0.085％，N：0.0095％-0.0155％，且0.4≤N/(0.529*Al+0.275*V)≤0.8，基体为Fe，其余为杂质；该材料的厚度为10-101mm，经正火处理，正火工艺为880-940℃加热均温后空冷。钢板截面的1/4位置和心部为细小的铁素体组织和少量珠光体组织，其晶粒度大于ASTM？8级，截面硬度差异不超过6HB。

Description

一种390MPa级正火型微合金化钢板
技术领域
本发明涉及压力容器领域，尤其是涉及一种390MPa级正火型微合金化钢板，特别是涉及一种390MPa级正火型微合金化容器钢。
背景技术
在六十年代末，16Mn被纳入我国的容器用碳素钢标准GB6655，标志着我国的第一个低合金容器用钢牌号16MnR正式诞生。时至今日，345MPa级的16MnR(现改为Q345R)仍然是通用型容器用钢的主力品种之一。我国的压力容器用钢与国外先进水平相比，仍然有比较大的差距，主力钢种强度级别偏低。以通用压力容器用钢板的主力钢号仍然是Q345R(16MnR)，虽然历经40余年的发展，在钢的冶炼、化学成分、韧性水平的技术要求方面均有大幅的提高，但是主力钢种的强度等级一直保持在345MPa级别。随着我国近十多年经济的飞速发展，为了满足我国日新月异的工业化需求，各种压力容器的容积要求越来越大，设计压力越来越高。容器用钢强度级别不变的情况下，更为苛刻的服役环境必然要求加大容器用钢的厚度，从而保证容器的服役安全，这就增加了容器建造的成本。装置潜在的使用风险也陡然增加。目前以Q345R为代表的压力容器用钢的升级换代已经成为石化压力容器设计、建造、应用所关注的共同问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种390MPa级正火型微合金化钢板，该微合金化钢板具有良好的截面均匀性和低温韧性，尤其是良好的心部冲击韧性。该钢板的最大厚度可达101mm。
本发明提供了一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.10-0.16％，Si：0.30％-0.50％，Mn：1.4％-1.65％，Cr：0.01％-0.15％，Al：0.001％-0.015％，V：0.055％-0.085％，N：0.0095％-0.0155％，且0.4≤N/(0.529*Al+0.275*V)≤0.8，基体为Fe，其余为杂质；
该微合金化钢板的厚度为10-101mm，经正火处理，正火工艺为880-940℃加热均温后空冷。钢板截面的1/4位置和心部为细小的铁素体组织和少量珠光体组织，其晶粒度大于ASTM8级，截面硬度差异不超过6HB。
进一步地，本发明提供了一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.14％，Si：0.42％，Mn：1.48％，Cr：0.08％，Al：0.009％，V：0.072％，N:0.0125％，基体为Fe，其余为杂质。
该微合金化钢板的厚度为15mm或38mm，经正火处理，正火工艺为895℃加热均温后空冷。钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体和少量珠光体组织，晶粒度为ASTM9.5级。心部和表面的硬度差异不超过6HB
进一步地，本发明提供了一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.156％，Si：0.47％，Mn：1.53％，Cr：0.11％，Al：0.0084％，V：0.063％，N:0.0137％，基体为Fe，其余为杂质。
该微合金化钢板的厚度为60mm或99mm，经正火处理，正火工艺为915℃加热均温后空冷。钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体和少量珠光体组织，晶粒度为ASTM8.5级。心部和表面的硬度差异不超过4HB。
本发明的优点和有益效果为：本发明的微合金化钢板采用正火热处理工艺和V-N微合金化技术相结合，通过正火加热过程未溶的V(C,N)粒子阻止奥氏体晶粒长大，并在正火冷却过程是作为铁素体异质形核核心，促进晶内铁素体的形成，细化铁素体组织；同时，正火加热过程溶解于基体的V，在正火冷却过程中弥散析出，强化铁素体基体。加热过程未溶V(C,N)粒子和冷却过程弥散析出的V(C,N)粒子在工艺过程中交互作用，共同影响钢板不同截面位置的物理冶金过程，从而对钢板的力学性能产生有益的作用。本发明钢板具有良好的截面均匀性和低温韧性，尤其是良好的心部冲击韧性。厚板截面不同位置的强度、韧性和硬度等各方面性能都比较均匀，没有明显的截面效应。该微合金化钢的最大厚度可达101mm。
附图说明
图1是本发明微合金化钢板中N含量对正火容器钢屈服强度的影响；
图2是本发明微合金化钢板中N含量对正火容器钢晶粒尺寸的影响；
图3是本发明微合金化钢板的析出相随温度的变化情况；
图4是本发明微合金化钢板的AlN和V(CN)粒子中N元素含量随温度的变化情况；
图5是本发明微合金化钢板中实施例2的心部位置金相组织；
图6是本发明微合金化钢板中实施例4的截面硬度曲线。
具体实施方式
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
我国容器用钢普遍要求交货状态为热处理，420MPa以下级别一般采用正火工艺交货。随着冶金装备和技术的进步，提高强度可采用控制轧制、加速冷速等各种新发展的技术手段来实现。但是，钢材一经正火，上述手段所带来的强化效果基本趋于减少。对于正火工艺而言，合金化和微合金化则成为提高强度的主要来源之一。当前，常用的微合金化元素为Ti、Nb及V，主要因为这三种元素与C、N具有强烈交互作用，利用其产生的析出强化和晶粒细化作用，可大幅度提高钢的强度和综合性能，充分挖掘钢材的性能潜力。但是，由于三者在钢中溶解-析出行为以及对再结晶抑制作用的不同，三种微合金化技术的生产工艺及应用产品范围也有所不同。其中，Ti(C,N)析出温度高，尺寸较为粗大，其析出强化效果不明显。因此，一般向钢中加入Ti主要目的是阻止高温再加热过程中晶粒粗化，改善钢的焊接性能。Nb微合金化主要通过未再结晶区控制轧制，细化奥氏体晶粒来获得较好的强韧性匹配，一般适用于厚度小于50mm的热轧钢。V微合金化则充分利用的V(CN)的弥散析出，提高钢的强度，可适用于热轧、正火等各种交货状态的中厚板及型材产品，厚度适用规格范围较宽。N能促进含钒钢中碳氮化钒的析出，产生强烈的析出强化。
当钢中的氮含量比较低时，加入钢中的微合金元素钒绝大部分以固溶状态形式存在于钢中，不能充分发挥钒的析出强化作用，当适当增加钢中的氮含量时，可使加入钢中的微合金元素钒大部分以碳氮化钒的形式析出。钢中N含量由0.004％增加至0.01％以上，可使析出钒比例由40％提高至60％以上，将钢中的固溶钒转化为析出钒，充分发挥了钒的析出强化作用。研究结果显示，N含量的增加显著提高了正火型含V容器钢板的屈服强度，如图1所示。同时，N的添加对于V微合金化钢细化晶粒产生明显的效果。氮能促进晶内铁素体的生成，显著细化铁素体晶粒。尤其是正火加热温度不足以是V-N钢中的V(CN)粒子全部固溶，未溶的V(CN)粒子在冷却过程中作为铁素体形核核心，促进晶内铁素体的形成，产生晶粒细化效果。实验证明，N含量增加细化了正火型含V容器钢板的铁素体晶粒尺寸，如图2所示，当N含量增加至0.0090％以上，正火容器钢的铁素体晶粒可细至8μm左右。这种情况特别适用于厚板冷速较慢、晶粒细化和强化效果不显著时，具有较好的弥补效应。
综上，390MPa级正火型容器用钢板的成分设计在一定的C-Si-Mn合金体系基础上，加入0.055-0.085％的V元素，N含量由传统的0.003-0.005％水平提高至0.0095-0.0155％，促进V粒子在正火加热和冷却过程中的析出。由于Al易在正火过程中和N结合析出AlN，在本发明钢中，应在脱氧充分的前提下，尽量控制钢中的Al含量。AlN中所固定的N为52.9％，而VN(及V(CN)粒子中的C全部被N所取代)所固定的N为27.5％。为了保证足够的N供V析出形成V(CN)，根据计算和实验结果，应满足N≥0.4*(0.529*Al+0.275*V)的最小N含量要求。另一方面，N与V粒子的结合是非固定原子比的结合，V(CN)粒子在500-700℃的低温阶段会发生固溶C对粒子中N的置换，使部分N游离出来，不利于钢的时效性能。根据计算和实验结果，还应满足N≤0.8*(0.529*Al+0.275*V)的最高N含量要求。考虑到Al、V对N元素的竞争结合关系，采用热力学软件计算了典型成分下的析出相结果，如图3和图4所示。
实施例1：
本发明的一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.14％，Si：0.42％，Mn：1.48％，Cr：0.08％，Al：0.009％，V：0.072％，N:0.0125％，基体为Fe，其余为杂质。
该微合金化钢板的厚度为15mm，经正火处理，正火工艺为895℃加热均温后空冷。钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体+少量珠光体组织，心部的晶粒度为ASTM9.5级。
实施例2：
本发明的了一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.14％，Si：0.42％，Mn：1.48％，Cr：0.08％，Al：0.009％，V：0.072％，N:0.0125％，基体为Fe，其余为杂质。
该微合金化钢板的厚度为38mm，经正火处理，正火工艺为895℃加热均温后空冷。钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体+少量珠光体组织，心部的晶粒度为ASTM9.5级，如图5所示。实施例3：
本发明的了一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.156％，Si：0.47％，Mn：1.53％，Cr：0.11％，Al：0.0084％，V：0.063％，N:0.0137％，基体为Fe，其余为杂质。
该微合金化钢板的厚度为60mm，经正火处理，正火工艺为915℃加热均温后空冷。钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体+少量珠光体组织，心部的晶粒度为ASTM8.5级。心部和表面的硬度差异为3HB。
实施例4：
本发明的了一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.156％，Si：0.47％，Mn：1.53％，Cr：0.11％，Al：0.0084％，V：0.063％，N:0.0137％，基体为Fe，其余为杂质。
该微合金化钢板的厚度为99mm，经正火处理，正火工艺为915℃加热均温后空冷。钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体+少量珠光体组织，心部的晶粒度为ASTM8.5级。心部和表面的硬度差异为4HB，如图6所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种390MPa级正火型微合金化钢板，以质量百分比记，其包括：C：0.10-0.16％，Si：0.30％-0.50％，Mn：1.4％-1.65％，Cr：0.01％-0.15％，Al：0.001％-0.015％，V：0.055％-0.085％，N：0.0095％-0.0155％，基体为Fe，其余为杂质；其特征在于：
0.4≤N/(0.529*Al+0.275*V)≤0.8；
所述钢板经正火处理，正火工艺为880-940℃加热均温后空冷；所述钢板截面的1/4位置和心部为细小的铁素体组织和少量珠光体组织，其晶粒度大于ASTM8级，心部和表面硬度差异不超过6HB，所述钢板的厚度为10-101mm。
2.根据权利要求1所述的微合金化钢板，其特征在于，以质量百分比记，其包括：C：0.14％，Si：0.42％，Mn：1.48％，Cr：0.08％，Al：0.009％，V：0.072％，N:0.0125％，基体为Fe，其余为杂质；所述钢板的厚度为15mm或38mm，所述钢板经正火处理，正火工艺为895℃加热均温后空冷。所述钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体+少量珠光体组织，晶粒度为ASTM9.5级。
3.根据权利要求1所述的微合金化钢板，其特征在于，以质量百分比记，其包括：C：0.156％，Si：0.47％，Mn：1.53％，Cr：0.11％，Al：0.0084％，V：0.063％，N:0.0137％，基体为Fe，其余为杂质；所述钢板的厚度为60mm或99mm，所述钢板经正火处理，正火工艺为915℃加热均温后空冷；所述钢板截面1/4位置和心部为细小的铁素体和少量珠光体组织，晶粒度为ASTM8.5级，所述钢板心部和表面的硬度差异不超过4HB。
CN201510996860.XA 2015-12-25 2015-12-25 一种390MPa级正火型微合金化钢板 Expired - Fee Related CN105525205B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510996860.XA CN105525205B (zh) 2015-12-25 2015-12-25 一种390MPa级正火型微合金化钢板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510996860.XA CN105525205B (zh) 2015-12-25 2015-12-25 一种390MPa级正火型微合金化钢板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105525205A true CN105525205A (zh) 2016-04-27
CN105525205B CN105525205B (zh) 2017-07-25

Family

ID=55767724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510996860.XA Expired - Fee Related CN105525205B (zh) 2015-12-25 2015-12-25 一种390MPa级正火型微合金化钢板

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105525205B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101205591A (zh) * 2006-12-15 2008-06-25 株式会社神户制钢所 耐去应力退火特性和焊接性优异的高强度钢板
WO2008123397A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 加工性に優れた肌焼鋼管とその製造方法
CN101676427A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 宝山钢铁股份有限公司 一种高强度低屈强比钢板
CN101871083A (zh) * 2010-06-14 2010-10-27 南阳汉冶特钢有限公司 超厚低合金高强度q345系列钢板及其生产方法
CN104212954A (zh) * 2014-08-27 2014-12-17 南京钢铁股份有限公司 一种低合金钢高效正火的热处理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101205591A (zh) * 2006-12-15 2008-06-25 株式会社神户制钢所 耐去应力退火特性和焊接性优异的高强度钢板
WO2008123397A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 加工性に優れた肌焼鋼管とその製造方法
CN101676427A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 宝山钢铁股份有限公司 一种高强度低屈强比钢板
CN101871083A (zh) * 2010-06-14 2010-10-27 南阳汉冶特钢有限公司 超厚低合金高强度q345系列钢板及其生产方法
CN104212954A (zh) * 2014-08-27 2014-12-17 南京钢铁股份有限公司 一种低合金钢高效正火的热处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105525205B (zh) 2017-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106978571B (zh) 一种微合金化的第三代汽车用弹簧扁钢及制备方法
AU2015353251B2 (en) Low-alloy high-strength high-tenacity steel panel and method for manufacturing same
CN100412223C (zh) 具有优良耐蚀性和抗疲劳性的超高强度钢及其制造方法
CN109957712B (zh) 一种低硬度x70m管线钢热轧板卷及其制造方法
CN102264936B (zh) 用于核反应堆安全壳的高强度钢板及其制造方法
CN111304517B (zh) 一种汽车发动机涨断连杆用高强度高屈强比非调质钢及生产方法
CN103221562A (zh) 具有优异的超低温韧性的高强度钢材料及其制备方法
JP2016534230A (ja) 高硬度熱間圧延鋼材製品及びその製造方法
CN108070789B (zh) 屈服强度不小于480MPa级超细晶特厚钢及制备方法
CN103194687A (zh) 一种低温用低合金高强铸钢及其制备方法
CN108368591B (zh) 具有优异的焊后热处理耐性的压力容器钢板及其制造方法
CN110629114A (zh) 一种低成本高强高韧桥梁钢及其制备方法
CN110079745B (zh) 一种在线淬火的hb400级耐磨钢板及制备方法
JP2022502570A (ja) 優れた硬度及び衝撃靭性を有する耐摩耗鋼及びその製造方法
CN102828124A (zh) 一种非调质型低温压力容器用厚板及其生产方法
CN113737090B (zh) 一种高强韧合金结构钢及其制备方法
CN116875902B (zh) 一种船舶用耐磨蚀钢板及制造方法
JP2011052244A (ja) 脆性き裂伝播停止特性に優れた、板厚５０〜１２５ｍｍの厚手高強度鋼板の製造方法
CN101684540B (zh) 一种高Mn含量的马氏体不锈钢
CN111004978B (zh) 一种低合金耐高温压力容器钢板及其生产方法
CN111566249B (zh) 高强度钢板及其制造方法
CN114134387B (zh) 一种抗拉强度1300MPa级厚规格超高强钢板及其制造方法
CN105525205A (zh) 一种390MPa级正火型微合金化钢板
CN103014521A (zh) 高硬度高韧性耐磨钢及其生产方法
CN112410675A (zh) 稀土双相耐蚀铸造不锈钢及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170725

Termination date: 20181225

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee