CN115011884A - 一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高强度热轧钢板领域。一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板化学成分按重量百分比计，C：0.005‑0.30wt%、Si：0.03‑2.00wt%、Mn:0.30‑3.5wt%、P≤0.25 wt%、S≤0.20wt%，余为Fe、添加元素及不可避免的不纯物。本发明公开了一种新型的断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，并对该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板的断裂进行了研究，提出一种断裂为韧性断裂的断裂方式，具有良好的拉伸性能。
Description
技术领域
本发明涉及高强度热轧钢板领域。
背景技术
随着经济社会的发展和科学技术的进步，制造业为提高设备安全性，达到节约用料、减重和降低排放等目的，加大了高强钢新材料应用比例。近年来，高强新材料开发和生产出现几何式增长，在开发和应用中涉及到的新技术问题层出不穷，如高强钢热轧钢板在力学性能检测时断口显现分离状形貌，这种宏观形貌看既不属于韧窝状塑性断口，也不属于解理状脆性断口，由于抗拉强度650MPa以上高强度热轧钢板未正式开发和应用前，在我们的已有的认知和现行检测标准中钢材断口只有两种类型：脆性断口和韧性（塑性）断口。而高强度热轧钢材这种断口不在此两类范围内，它是一种全新的材料断裂方式，因此，在这之前谈不上对其特征研究和定性说明，给高强度热轧钢板质量检测人员的判定，工程人员的设计，应用人员的加工使用带来诸多困惑和不便。
通常设计人员希望钢材失效时是韧性断裂，避免出现脆性断裂，这是因为脆性断裂最大危害是它的突发性，材料或零件在没有任何征兆或警示性现象下出现失效断裂，如没有屈服、颈缩、裂纹扩展等现象，因此，脆性断裂对工程设计危害是极大。
高强度热轧钢板呈现的分离状断口应该属于塑性断口范畴还是脆性断口范畴，给检测人员带来困惑，更无法判定其质量的优劣性。本发明对分离状断口宏观、微观形貌的观察，裂纹产生的机理和时机分析，并通过大批量加工应用得出该断口是高强度热轧板的特有一种断裂方式，属于新型韧性断口。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何对断裂为韧性断裂高强度热轧钢板进行定性说明，让高强度热轧钢板的生产制造、加工应用等行业对其特性形成共识，检测时不必再重复投入人力物力借助显微镜、电镜等仪器观察，分析研究它，而由肉眼方便快速来判定。
本发明所采用的技术方案是：一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板化学成分按重量百分比计，C：0.005-0.30wt%、Si：0.03-2.00wt%、Mn:0.30-3.5wt%、P≤0.25 wt%、S≤0.20wt%，余为Fe、添加元素及不可避免的不纯物；其中添加元素及其按重量百分比计组成为Nb：0.015-0.10wt%、Ti：0.02-0.25wt%、V:0.01-0.25wt%、Mo：0.10-0.80wt%、Ni：0.1-3.0wt%、Cr:0.20-3.0wt%、Cu：0.05-2.0wt%、B:0.001-0.005wt%、 [N]：0.002-0.25wt%、Al：0.015-0.07wt%、RE(稀土)：0.002-0.005wt%、 Ca：0.005-0.03wt%中一种或者多种。
该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板采用“连铸+热轧”的工艺生产，抗拉强度在650-2000MPa,厚度规格1.2-25.4mm，在力学检测时，试样受外力作用下先出现屈服现象，然后出现颈缩，随着外力持续作用，最后发生断裂，产生失效，从宏观角度观察断口整个显现参差不齐的形貌，在试样厚度方向的中心位置平行于钢板表层的方向伴随一条较明显的断续或贯穿的层状裂纹，随着强度增加，层状裂纹的出现的概率增加。
所述层状裂纹周围没有非金属夹杂物存在，断裂发生前出现了韧性断裂中所有现象，包括出现屈服、颈缩、裂纹扩展、断裂，与同强度无分离层断口的材料对比，两者的强度、塑性、韧性、冷弯、疲劳性能均一致，无差别。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种新型的断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，并对该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板的断裂进行了研究，提出一种断裂为韧性断裂的断裂方式，具有良好的拉伸性能。
附图说明
图1是本发明钢板拉伸时屈服和颈缩现象图，
图2是断裂时伴随着一条断续或贯穿的层状裂纹图；
图3是断裂时电镜图；断口由很多个小断面组成，小断面较为平整，中间呈现出一条较大裂纹，断面均为韧窝状断裂；
图4是靠近断裂处的韧窝电镜图；断裂前材料是具韧性的，韧窝延伸是受到外力作用产生的，分离状断口是正常的失效断裂，跟分层材料本身的冶金缺陷不同；
图5是实施例1断裂时断口图；断口为分离状，中间有一条不太明显的裂纹；
图6是实施例2断裂时断口图；断口为分离状，中间有一条较明显的裂纹。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例一
检测对象确认
一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板化学成分按重量百分比计，C：0.20wt%、Si：1.00wt%、Mn: 3wt%、P：0.12 wt%、S=0.10wt%、Nb：0.035wt%、Ca：0.02wt%，余为Fe及不可避免的不纯物。
断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，700L，厚度规格4.0mm，生产工艺路线为“转炉冶炼+LF精炼+连铸+热连轧控轧控冷轧制”。
力学性能检测
按国标GB/T2975《钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备》制作试样，按国标GB/T228《金属拉伸试验方法》进行拉伸试验，过程中观察到出现屈服、颈缩现象。检测值Rp0.2为680MPa,Rm为765MPa，A为19%。
观察断口
断口为分离状，中间有一条不太明显的裂纹。如图5所示。
判定
该试验检验值有效，且断裂为韧性断裂。
如图1-4所示，该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板采用“连铸+热轧”的工艺生产，抗拉强度在650-2000MPa,厚度规格1.2-25.4mm，在力学检测时，试样受外力作用下先出现屈服现象，然后出现颈缩，随着外力持续作用，最后发生断裂，产生失效，从宏观角度观察断口整个显现参差不齐的形貌，在试样厚度方向的中心位置平行于钢板表层的方向伴随一条较明显的断续或贯穿的层状裂纹，随着强度增加，层状裂纹的出现的概率增加。
所述层状裂纹周围没有非金属夹杂物存在，断裂发生前出现了韧性断裂中所有现象，包括出现屈服、颈缩、裂纹扩展、断裂，与同强度无分离层断口的材料对比，两者的强度、塑性、韧性、冷弯、疲劳性能均一致，无差别。
实施例2
检测对象确认
一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板化学成分按重量百分比计，C：0.25wt%、Si：0. 25wt%、Mn:1.5wt%、P=0.25 wt%、S=0.20wt%、[N]：0.15wt%、Al：0.06wt%、Cu：0.25wt%、Cr:3.1wt%，余为Fe、添加元素及不可避免的不纯物；
产品是高强热轧钢板980L，产品厚度规格8.0mm，生产工艺路线为“转炉冶炼+LF精炼+连铸+热连轧控轧控冷轧制”。
力学性能检测
按国标GB/T2975《钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备》制作试样，按国标GB/T228《金属拉伸试验方法》进行拉伸试验，过程中观察到出现屈服、颈缩现象。检测值Rp0.2为706MPa,Rm为1074MPa，A为14.5%。
观察断口
断口为分离状，中间有一条较明显的裂纹。如图6所示。
判定
该试验检验值有效，且断裂为韧性断裂。
如图1-4所示，该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板采用“连铸+热轧”的工艺生产，抗拉强度在650-2000MPa,厚度规格1.2-25.4mm，在力学检测时，试样受外力作用下先出现屈服现象，然后出现颈缩，随着外力持续作用，最后发生断裂，产生失效，从宏观角度观察断口整个显现参差不齐的形貌，在试样厚度方向的中心位置平行于钢板表层的方向伴随一条较明显的断续或贯穿的层状裂纹，随着强度增加，层状裂纹的出现的概率增加。
所述层状裂纹周围没有非金属夹杂物存在，断裂发生前出现了韧性断裂中所有现象，包括出现屈服、颈缩、裂纹扩展、断裂，与同强度无分离层断口的材料对比，两者的强度、塑性、韧性、冷弯、疲劳性能均一致，无差别。
对比中心位置无层状裂纹试样的力学检测的强度、塑性、韧性、冷弯是否有明显差异，如无明显异常，判定拉伸试验有效，断口为韧性断裂。如上述值有明显差异（上述指标差值超过30%）时，对断口进行电镜观察和评估，断裂处如有大量韧窝仍判定为韧性断裂，如有解理性沿晶裂纹时可判定为脆性。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (3)
1.一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，其特征在于：该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板化学成分按重量百分比计，C：0.005-0.30wt%、Si：0.03-2.00wt%、Mn:0.30-3.5wt%、P≤0.25 wt%、S≤0.20wt%，余为Fe、添加元素及不可避免的不纯物；其中添加元素及其按重量百分比计组成为Nb：0.015-0.10wt%、Ti：0.02-0.25wt%、V:0.01-0.25wt%、Mo：0.10-0.80wt%、Ni：0.1-3.0wt%、Cr:0.20-3.0wt%、Cu：0.05-2.0wt%、B:0.001-0.005wt%、 [N]：0.002-0.25wt%、Al：0.015-0.07wt%、RE(稀土)：0.002-0.005wt%、 Ca：0.005-0.03wt%中一种或者多种。
2.根据权利要求1所述的一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，其特征在于：该断裂为韧性断裂高强度热轧钢板采用“连铸+热轧”的工艺生产，抗拉强度在650-2000MPa,厚度规格1.2-25.4mm，在力学检测时，试样受外力作用下先出现屈服现象，然后出现颈缩，随着外力持续作用，最后发生断裂，产生失效，从宏观角度观察断口整个显现参差不齐的形貌，在试样厚度方向的中心位置平行于钢板表层的方向伴随一条较明显的断续或贯穿的层状裂纹，随着强度增加，层状裂纹的出现的概率增加。
3.根据权利要求2所述的一种断裂为韧性断裂高强度热轧钢板，其特征在于：所述层状裂纹周围没有非金属夹杂物存在，断裂发生前出现了韧性断裂中所有现象，包括出现屈服、颈缩、裂纹扩展、断裂，与同强度无分离层断口的材料对比，两者的强度、塑性、韧性、冷弯、疲劳性能均一致，无差别。
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