CN114381658B - 一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法，按以下重量百分比配比：C：0.06~0.08%，Si：0.12~0.50%，Mn：1.50~1.85%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：0.20~0.60%，Nb：0.015%~0.060%，Alt：0.010%~0.060%，Ti：0.008%~0.035%，B≤0.005%，Mo≤0.08%，Ni：≤0.15%，Cu≤0.15%，Pcm≤0.21，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明成分设计中不添加贵重金属Mo、Ni、Cu、V，充分发挥C、Mn、Cr、B元素的作用，采用控制轧制和三阶段控制冷却工艺及回火工艺细化组织，获得一种冷裂纹敏感系数≤0.21的800MPa级高强钢及生产方法。

Description

一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法。
背景技术
800MPa级高强钢主要应用在起重机械、挖掘机悬臂梁、矿井用液压支架等工程机械上，制造方法通常采用淬火+回火或者TMCP+回火，为保证材料强度，一般需要添加淬透性元素，如Ni、Mo、Cu、Cr、B等合金，一般都具有较高的碳含量和较高的裂纹敏感性。
低焊接裂纹敏感性高强钢在不预热或者低预热的情况下焊接不出现裂纹，国际上称为CF(Crack Free)钢。此类钢的主要特点是具有低Pcm、低碳当量、优异的焊接性能，同时具有高强高韧等特点。
低裂纹敏感指数Pcm(Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B)判断钢的焊接性好坏的一种方法，主要是判定钢的冷裂纹倾向大小。冷裂纹敏感指数越大，说明钢在焊接时产生裂纹的倾向就大，其焊接性就差。
中国发明专利申请号201210196864.3公开了一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法，提供了一种屈服强度690MPa钢板的制造方法，该方法生产的钢板韧性、焊接性能较好，其Pcm≤0.21，但该方法需要添加Mo等昂贵合金，合金成本较高。
中国发明专利申请号200910063768.2公开了一种抗拉强度700MPa低焊接裂纹敏感性钢及其生产方法，该发明按照纯净钢进行轧制、通过调质热处理，抗拉强度≥690MPa，其Pcm≤0.24，冷裂纹敏感系数较高且其抗拉强度只达到700MPa级别。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法，成分设计中不添加贵重金属Mo、Ni、Cu、V，充分发挥C、Mn、Cr、B元素的作用，采用控制轧制和三阶段控制冷却工艺及回火工艺细化组织，获得一种低裂纹敏感系数≤0.21的800MPa级高强钢及生产方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06～0.08％，Si：0.12～0.50％，Mn：1.50～1.85％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.20～0.60％，Nb：0.015％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，Ti：0.008％～0.035％，B≤0.005％，Mo≤0.08％，Ni：≤0.15％，Cu≤0.15％，Pcm≤0.21，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板的制造方法，包括以下步骤：
①板坯再加热温度：1200～1250℃，并控制加热速率在6～8℃/s，并在1150～1250℃温度下保温不低于30min；
②再结晶区轧制温度区间：980～1150℃，再结晶区轧制总压下率≥40％；
③未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为870～930℃，未再结晶区轧制总压下率≥60％，终轧温度区间：760～850℃。
④轧制后采用三阶段控制冷却，第一阶段采用空冷，空冷开始温度740～850℃，空冷结束温度700～780℃；第二阶段开始冷却开始温度为700～780℃，返红温度为350～430℃，上下水比1:1.25～1.30，冷却速率15～30℃/s；第三阶段空冷至室温。
⑤热处理回火工艺回火温度为450～520℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为低碳贝氏体。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明仅添加少量Nb、Cr合金元素，不添加贵重金属Mo、Ni、Cu、V，合金成本低于其他企业的同强度级别同规格钢板。
(2)本发明生产出的800MPa级高强钢，裂纹敏感系数≤0.21焊接性能优于他企业的同强度级别同规格钢板。
(3)本发明通过控制轧制+回火工艺处理，厚度方向组织均匀，韧塑性良好。
附图说明
图1为本发明实施例1制造的钢板的显微组织图；
图2为本发明实施例2制造的钢板的显微组织图；
图3为本发明实施例3制造的钢板的显微组织图；
图4为本发明实施例4制造的钢板的显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例
一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06～0.08％，Si：0.12～0.50％，Mn：1.50～1.85％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.20～0.60％，Nb：0.015％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，Ti：0.008％～0.035％，B≤0.005％，Mo≤0.08％，Ni：≤0.15％，Cu≤0.15％，Pcm≤0.21，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板的制造方法，包括以下步骤：
①板坯再加热温度：1200～1250℃，并控制加热速率在6～8℃/s，并在1150～1250℃温度下保温不低于30min；
②再结晶区轧制温度区间：980～1150℃，再结晶区轧制总压下率≥40％；
③未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为870～930℃，未再结晶区轧制总压下率≥60％，终轧温度区间：760～850℃。
④轧制后采用三阶段控制冷却，第一阶段采用空冷，空冷开始温度740～850℃，空冷结束温度700～780℃；第二阶段开始冷却开始温度为700～780℃，返红温度为350～430℃，上下水比1:1.25～1.30，冷却速率15～30℃/s；第三阶段空冷至室温。
⑤热处理回火工艺回火温度为450～520℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为低碳贝氏体，如图1-4所示。
实施例的化学成分见表1。
各实施例的关键轧制、冷却、热处理工艺参数如表2所示。
各实施例的力学性能检测结果如表3所示，韧塑性良好。
表1实施例1-4钢板的化学成分％
C Si Mn P S Cr Nb Alt Ti B 裂纹敏感系数
实施例1 0.07 0.22 1.66 0.011 0.001 0.52 0.052 0.032 0.013 0.0015 0.19
实施例2 0.07 0.25 1.68 0.013 0.001 0.50 0.049 0.036 0.017 0.0017 0.20
实施例3 0.07 0.31 1.72 0.011 0.002 0.55 0.056 0.027 0.015 0.0018 0.20
实施例3 0.06 0.23 1.75 0.013 0.002 0.56 0.053 0.033 0.014 0.0014 0.19
表2实施例1-4钢板制造的工艺制度
Figure BDA0003376296920000031
实施例1～4，板坯再加热温度为1230～1250℃，加热时间130～140min，热处理回火工艺回火温度为450～520℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为低碳贝氏体。具体工艺见表2。
按照本实施例的步骤生产的钢板，其性能指标见表3。
表3实施例1-4制造的钢板的性能指标
Figure BDA0003376296920000041
由表3可以看出，本实施例通过控制轧制元素，采用控制轧制和三阶段控制冷却工艺及回火工艺细化组织，获得一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板，其特征在于，该钢板包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06~0.07%，Si：0.22~0.31%，Mn：1.66~1.75%，P：0.011~0.013%，S：0.001~0.002%，Cr：0.50~0.56%，Nb：0.049%~0.056%，Alt：0.027%~0.036%，Ti：0.013%~0.017%，B：0.0014~0.0018%，Mo≤0.08%，Ni：≤0.15%，Cu≤0.15%，Pcm：0.19~0.20，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板的制造方法，包括以下步骤：
①板坯再加热温度：1238~1247℃，并控制加热速率在6~8℃/s，并在1150~1250℃温度下保温不低于30min；
②再结晶区轧制温度区间：980~1150℃，再结晶区轧制总压下率45~67%；
③未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为870~922℃，未再结晶区轧制总压下率63~75%，终轧温度区间：779-804℃；
④轧制后采用三阶段控制冷却，第一阶段采用空冷，空冷开始温度740~850℃，空冷结束温度700~780℃；第二阶段开始冷却开始温度为700~780℃，返红温度为350~430℃，上下水比1:1.25~1.30，冷却速率15~30℃/s；第三阶段空冷至室温；
⑤热处理回火工艺回火温度为478~486℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为低碳贝氏体。
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