CN115216589A - 一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法，钢的合金成分及百分比为C=0.06%~0.12%，Si=0.10%~0.45%，Mn=1.30%~1.60%，P≤0.018%，S≤0.015%，A=0.02%~0.05%，Nb=0.020%~0.050，Ti=0.008%~0.20%，Cr=0.08%~0.025%，Cu=0.10%~0.30%，Ni=0.15%~0.45%，Mo=0.03%~0.15%，B≤0.0008%，其余为Fe和不可避免的杂质。轧制后的板材在730~800℃奥氏体化15~200min后空冷至室温，然后再在600~660℃保温15‑200min空冷至室温。本发明可以实现具有严重中心偏析的钢板心部高强度与高韧性的匹配，钢板的心部屈服强度大于380MPa，抗拉强度大于520MPa，钢板心部‑40℃冲击韧性300J以上，‑60℃冲击韧性250J以上。

Description

一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，是一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法。
背景技术
高强度海洋工程用钢向着大厚度、优异的低温韧性方向发展。钢板厚度的增加必然要求连铸坯厚度增厚。然而，厚板连铸坯不可避免低会产生中心偏析缺陷，且中心偏析缺陷随着铸坯厚度增加而变得更为严重。具有严重中心偏析的铸坯经加热和轧制后，往往在钢板中形成严重的带状组织，这种带状组织严重破坏钢板的韧塑性。交货的大厚度钢板在生产方面难度极大，尤其是100mm以上的厚板，偏析问题非常严重，往往生产的钢板心部冲击韧性不达标，生产造成极大困难，这个时候如果有别的方法来进行改善拯救，那将是一个很重要的生产厚板海工的辅助方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法，改善现板坯有存在C类2.0级及以上严重偏析的高强海洋工程用钢钢板性能的技术问题。
本发明的技术方案：
一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法，钢的合金成分及百分比为C=0.06%~0.12%，Si=0.10%~0.45%，Mn=1.30%~1.60%，P≤0.018%，S≤0.015%，A=0.02%~0.05%，Nb=0.020%~0.050，Ti=0.008%~0.20%，Cr=0.08%~0.025%，Cu=0.10%~0.30%，Ni=0.15%~0.45%，Mo= 0.03%~0.15%，B≤0.0008%，其余为Fe和不可避免的杂质；包括以下工艺步骤：
（1）连铸连轧后的100~200mm厚钢板先进行730~800℃回火，将钢板随炉升温至所需温度后保温15~200min，然后空冷或水冷至室温；
（2）热处理后的钢板再次随炉升温至600~660℃保温15~200min，空冷至室温，得到心部奥氏体成分超过6.5%，其中偏析区残余奥氏体占比7.5%，非偏析去残余奥氏体占比5%，残余奥氏体弥散分布于晶界处，尺寸在纳米级的钢板。
本发明的有益效果：通过正火工艺使得厚板中的促奥氏体稳定元素进一步富集于更小的区域，然后再临界回火，空冷至室温得到大量稳定细小的残余奥氏体组织，板材心部的偏析带变得细小弥散，奥氏体增加，从而强度略微下降，塑韧性大大增加，达到改善具有严重中心偏析厚板力学性能的目的。尤其是改善存在C类2.0级以上严重中心偏析的超高强海洋工程用钢钢板性能的热处理方法，所述钢板力学性能满足：钢板的心部屈服强度大于380MPa，抗拉强度大于520MPa，钢板心部-40℃冲击韧性300J以上，-60℃冲击韧性250J以上。
附图说明
图1为轧态钢板经过热酸洗后的低倍图。
图2为本发明轧态与实施例1钢经过硝酸酒精侵蚀后光学显微镜观察的心部金相图。
图3为本发明实施例1钢的心部SEM图。
图4为本发明钢实施例1钢的心部EBSD图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法一组实施例，包括以下工艺步骤：
（1）连铸连轧后的100~200mm厚钢板先进行730~800℃回火，将钢板随炉升温至所需温度后保温15~200min，然后空冷或水冷至室温；
（2）热处理后的钢板再次随炉升温至600~660℃保温15~200min，空冷至室温，得到心部奥氏体成分超过6.5%，其中偏析区残余奥氏体占比7.5%，非偏析去残余奥氏体占比5%，残余奥氏体弥散分布于晶界处，尺寸在纳米级的钢板。
各实施例的化学成分重量百分比如表1，热处理工艺参数如表2 ，力学性能检测结果如平表3 。
表1 各实施例化学成分重量百分比含量
Figure 730009DEST_PATH_IMAGE001
。
表2 各实施例的热处理工艺参数
Figure 174897DEST_PATH_IMAGE002
。
表3 各实施例及对比例的力学性能检测结果
Figure 715600DEST_PATH_IMAGE003
。
表3数据说明:本发明的实施例钢材产品的屈服强度、屈强比、延伸率、冲击韧性都达到355MPa和420MPa级高强海工钢的要求，而对比例1和对比例2均是延伸率和低温冲击韧性不达标，说明实施例已经将高强海工钢钢板心部的2.0级偏析导致的性能问题通过热处理大大改善。
附图低倍照片及金相组织解析：
1）图1由低倍照片可以看出，轧态钢板偏析较为严重，低倍评级中心偏析达到C类2.0级；
2）图2由金相图可以看出，图a轧态钢板心部偏析严重，偏析带宽达50~150um，100X金相图中偏析处占比接近一半，所以钢板心部冲击性能很差；图b为热处理后心部金相图，偏析带明显变细变小；
3）为了进一步观察其内部组织，可以采用SEM表征方法观察，选取实施例1心部偏析处进行SEM观察，图a为1000倍率，观察其宏观形貌，可以看到一条密集的曲线带，这就是偏析带，图b为选取其中一块区域放大到10000倍率，其组织为回火贝氏体、临界铁素体及少量马奥岛MA，回火贝氏体与临界铁素体承层片状交相分布，尺寸大小相似，长3～6um，宽1um，马奥岛为直径小于3um的块状体，且马奥岛占比极少，钢板心部的冲击性能经过热处理性能得到改善，塑性也相对增加；
4）通过图4 EBSD图观察实例1偏析区与非偏析区，发现其偏析区有大量的残余奥氏体分布于晶界处，尺寸在纳米级，呈薄膜状或细小球状，提高了钢板心部的塑性及冲击韧性，因此具有严重中心偏析的高强海工钢板心部低温韧性性能得到改善。

Claims (1)

1.一种改善大厚度高强海洋工程用钢心部韧性的热处理方法，其特征在于：钢的合金成分及百分比为C=0.06%~0.12%，Si=0.10%~0.45%，Mn=1.30%~1.60%，P≤0.018%，S≤0.015%，A=0.02%~0.05%，Nb=0.020%~0.050，Ti=0.008%~0.20%，Cr=0.08%~0.025%，Cu=0.10%~0.30%，Ni=0.15%~0.45%，Mo= 0.03%~0.15%，B≤0.0008%，其余为Fe和不可避免的杂质；包括以下工艺步骤：
连铸连轧后的100~200mm厚钢板先进行730~800℃回火，将钢板随炉升温至所需温度后保温15~200min，然后空冷或水冷至室温；
热处理后的钢板再次随炉升温至600~660℃保温15~200min，空冷至室温，得到心部奥氏体成分超过6.5%，其中偏析区残余奥氏体占比7.5%，非偏析去残余奥氏体占比5%，残余奥氏体弥散分布于晶界处，尺寸在纳米级的钢板。
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