CN116875900A - 船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法 - Google Patents

船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116875900A
CN116875900A CN202310906872.3A CN202310906872A CN116875900A CN 116875900 A CN116875900 A CN 116875900A CN 202310906872 A CN202310906872 A CN 202310906872A CN 116875900 A CN116875900 A CN 116875900A
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
cooling
temperature
rolling
steel plate
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.)
Pending
Application number
CN202310906872.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李博雍
李广龙
严玲
张鹏
齐祥羽
刘鹏程
王晓航
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.)
Angang Steel Co Ltd
Original Assignee
Angang Steel Co Ltd
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 Angang Steel Co Ltd filed Critical Angang Steel Co Ltd
Priority to CN202310906872.3A priority Critical patent/CN116875900A/zh
Publication of CN116875900A publication Critical patent/CN116875900A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/182—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by measuring temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum
    • 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
    • C21D1/34—Methods of heating
    • 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • 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
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • 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
    • C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • 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
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • 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
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • 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
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • 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
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • 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
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • 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
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • 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
    • 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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明提供了船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法，该钢板的成分按重量百分比计如下：C:0.010％～0.070％，Si:0.30％～0.80％，Mn:1.10％～2.10％，Nb:0.040％～0.080％，V:0.060％～0.160％，Cu:0.45％～0.95％，Ni:1.50％～2.50％，N:0.0200％～0.0300％，P:0.010％～0.030％，S≤0.005％，Sb:0.40％～0.90％，Sn:0.50％～0.80％，Cr:0.70％～1.20％，Mo:0.60％～1.00％，W0.060％～0.100％，Als:0.015％～0.035％，La:0.0055％～0.0095，Ce:0.0045％～0.0085％，Zr:0.050％～0.100％，余量为Fe及不可避免杂质；制造方法，包括冶炼、连铸、铸坯冷却、再加热、轧制、冷却、回火；应用本发明生产的钢板具有优良的综合力学性能，屈服强度800MPa以上，抗拉强度＞880MPa，断后延伸率＞20.0％，‑70℃低温冲击吸收能量＞150J。

Description

船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及制造方法。
背景技术
腐蚀疲劳是引起工程结构失效的关键性因素之一，其中最大加载应力幅值往往小于材料屈服极限，并且破坏前无任何征兆。在腐蚀疲劳过程中，存在两种基本的疲劳损伤模式，一是由交变载荷引起的疲劳损伤；二是由腐蚀介质引起的腐蚀损伤，这两种损伤往往不是简单的叠加，而是两者之间存在明显的耦合效应，即相互促进相互竞争。船舶在海洋环境中尤其是在冰区环境服役时，长期遭受海洋地域低温、氯离子、干湿循环、风浪与海冰载荷等的交替影响，上述损伤失效更为显著。为了应对冰区服役环境，需要在提高船舶建造材料的强度及低温韧性的同时，使钢具有良好的抗海水腐蚀疲劳性能。
长期以来，在工程用钢的设计、制造等方面关注更多的是高强度和高韧性，对腐蚀、疲劳和腐蚀疲劳关注较少。但是随着钢铁材料研究的发展其腐蚀、疲劳等性能受到越来越多的关注。
发明《一种船用抗海水腐蚀疲劳高强钢及制造方法》(申请号：202210584651.4)公开了一种抗海水腐蚀疲劳高强钢，其化学成分为：C 0.030％～0.080％、Si 0.25％～0.55％、Mn 0.95％～1.50％、Nb 0.010％～0.040％、V 0.025％～0.060％、Cu 0.10％～0.40％、N 0.0100％～0.0150％、Ni 0.20％～0.50％、P 0.010％～0.030％、S≤0.005％、Sb 0.10％～0.50％、Sn 0.30％～0.45％、Cr 0.10％～0.40％、La 0.0020％～0.0050％、Als 0.015％～0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。钢板具有良好的抗海水腐蚀疲劳性能，但是其屈服强度偏低，仅为400-500MPa，且其仅评价-60℃冲击韧性。
发明《一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法》(申请号：202210584655.2)公开了一种抗海水腐蚀疲劳超高强钢，其化学成分为：C0.030％～0.080％、Si 0.25％～0.60％、Mn 0.95％～1.50％、Nb 0.030％～0.050％、V 0.040％～0.070％、Cu 0.30％～0.70％、N 0.0120％～0.0160％、Ni 0.40％～0.80％、P 0.010％～0.030％、S≤0.005％、Sb 0.10％～0.50％、Sn 0.30％～0.45％、Cr 0.50％～1.00％、Mo 0.15％～0.40％、La0.0040％～0.0060％、Als 0.015％～0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。钢板抗海水腐蚀疲劳性能优良，但是同样仅评价-60℃的低温韧性，不能满足船舶的使用要求。
发明《一种屈服345MPa级高疲劳结构钢及其制造方法》(申请号：201910712227.1)公开了一种屈服强度345MPa级高疲劳结构钢，其化学成分为：C 0.13％～0.16％，Mn1.30％～1.60％，Nb 0.020％～0.050％，Alt 0.020％～0.030％，Ti≤0.010％，Si≤0.12％，P≤0.010％，S≤0.005％，余量为铁和不可避免杂质，通过采用大压下+控冷工艺，得到的钢板具有良好的综合力学性能和较好的表面质量。但是钢板没有评价其腐蚀疲劳性能，且钢板仅评价了-20℃的冲击韧性，远不能满足使用要求。
综上所述，目前船用高强钢板的生产主要存在以下问题。
1)钢板的低温韧性不足，不能满足使用要求。
2)钢板的疲劳性能偏低，影响钢板的服役性能。
3)钢板抗海水腐蚀疲劳性能不足，不能满足船舶的长期服役要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种强韧性良好、腐蚀疲劳性能优良的船用钢板及制造方法。
本发明目的是这样实现的：
一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板，该钢板的成分按重量百分比计如下：C:0.010％～0.070％，Si:0.30％～0.80％，Mn:1.10％～2.10％，Nb:0.040％～0.080％，V:0.060％～0.160％，Cu:0.45％～0.95％，Ni:1.50％～2.50％，N:0.0200％～0.0300％，P:0.010％～0.030％，S≤0.005％，Sb:0.40％～0.90％，Sn:0.50％～0.80％，Cr:0.70％～1.20％，Mo:0.60％～1.00％，W 0.060％～0.100％，Als:0.015％～0.035％，La:0.0055％～0.0095，Ce:0.0045％～0.0085％，Zr:0.050％～0.100％，余量为Fe及不可避免杂质。
所述钢板显微组织为回火索氏体+铁素体组织，铁素体晶粒尺寸≤10.0μm，在铁素体基体上弥散分布球形的Nb、V析出相，其尺寸为10～25nm。
所述钢板屈服强度800MPa以上，抗拉强度＞880MPa，断后延伸率＞20.0％，-70℃低温冲击吸收能量＞150J，腐蚀疲劳强度达450MPa以上，腐蚀疲劳比＞0.50。。
本发明成分设计理由如下:
C：钢中基本的强化元素，在本发明技术方案中是保证强度、硬度的主要元素；其含量偏低时会使碳化物等的生成量降低，影响轧制时细化晶粒的效果。当含量偏高时，钢中渗碳体含量增加，对钢板的低温韧性、焊接性能和腐蚀性能不利。因此综合考虑成本、性能等因素，本发明控制C的范围为0.010％～0.070％。
Si：炼钢脱氧的必要元素，在钢中固溶能力较强，能提高钢的强度和硬度，缩小奥氏体相区，对提高钢的弹性极限、屈服强度以及疲劳强度有促进作用。但是含量过高时，容易与钢中其它元素形成氧化物和硅酸盐，破坏钢材基体的连续性，对钢的低温韧性有不利的影响，且对钢的表面质量也有不利的影响。本发明控制Si的范围为Si:0.30％～0.80％。
Mn：在钢中形成置换固溶体，可大量固溶于Fe基体中。能够延缓钢中铁素体和珠光体转变，大幅增加钢的淬透性，降低钢的脆性转变温度，改善冲击韧性，但是Mn含量过高，容易在钢中形成偏析，对钢的塑性、韧性、疲劳和腐蚀性能均有不利影响。综合考虑，本发明控制Mn的范围为1.10％～2.10％。
V：强碳化物形成元素，对奥氏体再结晶影响较小，和碳、氮、氧有极强的亲和力，与之形成相应的稳定化合物，低温时V的碳、氮化物大量析出，析出物与铁素体间具有保持共格的位向关系，具有明显的析出强化和细化组织作用，从而提高钢的疲劳裂纹萌生和扩展的抗力，析出相的形成，能够改善钢中碳的分布，有利于提高钢的耐腐蚀性能。本发明控制V的范围为0.060％～0.160％。
Cu：能够提高钢中奥氏体的稳定性，增加钢的淬透性，适量添加时提高钢的强度、低温韧性及耐腐蚀性能，同时对焊接热影响区硬化性和韧性没有不利的影响，但含量过高时，钢的热脆性恶化，易产生热裂纹。本发明控制Cu的范围为0.45％～0.95％。
N：本发明的重要强韧化元素，在钢中N主要以游离态和化合物两种状态存在，前者的存在对钢板的韧性不利，后者的存在则对钢板的综合性能有积极的作用；对于含V的钢中，钢中缺氮的情况下，大部分的V没有充分发挥其析出强化作用；N的加入一定程度上可以降低C元素的加入量，有利于提高钢的耐腐蚀性能；含氮钢不仅消除了炼钢过程中因脱气和精炼去氮引起的成本增加，而且钢中增氮更能充分发挥微合金元素的作用，节约合金化元素的用量，从而大大降低生产成本。同时V(C,N)析出在钢中与铁素体间具有共格的位向关系，对提高本发明钢的疲劳性能具有有益的作用，另外，N的加入能够固定位错，抑制位错移动形成胞状结构，延迟疲劳裂纹的产生。本发明控制N的范围为0.0200％～0.0300％。
Ni：对钢的焊接热影响区硬化性和韧性没有不良影响，并且能提高钢的韧性，对提高钢的疲劳强度及耐腐蚀性能也有有益的影响，另外，Ni的加入还可以降低Cu含量高时的热裂纹倾向，综合考虑成本、性能等因素，本发明控制Ni的范围为1.50％～2.50％。
P：与Cu元素共同存在可形成各种复合盐，使内锈层的晶粒细小、致密，能抵抗Cl-的破坏，降低钢的腐蚀速率，但是含量过高时容易形成严重的偏析，对钢的低温韧性和焊接性能不利。本发明控制P的范围为0.010％～0.030％。
Sb：一般情况下对钢的力学性能有不利影响，使钢的强度降低，脆性增加，但如在钢中加入一定量的锑，会不同程度的提高钢的抗腐蚀能力及耐磨性，与Sn复合添加时，在钢的锈层中出现Sn的富集和Sb的均匀分布，钢的表面形成SnO2-Sb2O5耐蚀性氧化膜，可以提高阻挡Cl-渗透的能力，从而进一步提高钢的耐蚀性。本发明控制Sb的范围为0.40％～0.90％。
Sn：与Sb的作用类似，适量加入会提高钢的抗腐蚀能力，与Sb复合添加时，可以进一步提高钢的耐蚀性。本发明控制Sn的范围为0.50％～0.80％。
Cr：增加钢的淬透性，提升钢的强韧性能。少量Cr的添加，能有效延缓钢板的初期腐蚀，但Cr含量过高时，随酸性环境腐蚀时间的延长会降低钢的耐腐蚀性能。本发明控制Cr的范围为0.70％～1.20％。
Mo：提高钢的淬透性，在钢中形成细小的碳化物，能够有效提高钢的强度及疲劳强度，与Ni、Cu等元素配合能够提高钢板的耐腐蚀性能。本发明控制Mo的范围为0.60％～1.00％。
W：在钢中形成难熔碳化物，降低钢的热敏感性，增加淬透性和提高硬度，提高钢的回火稳定性、红硬性以及热强性，对钢的强度和疲劳强度有促进作用。本发明控制W的范围为0.060％～0.100％。
Al：钢中强脱氧剂，少量加入可生成高度细碎的、超显微的氧化物，对提高钢的纯净度有有益的影响，本发明加入Al元素旨在保证钢水充分脱氧的基础上为后续La、Ce元素的加入创造条件。本发明控制Als的范围为0.015％～0.035％。
La：有良好的脱氧去硫作用，改善钢的流动性，减少非金属夹杂，使钢组织致密、纯净，改善钢的各向异性性能，对于提高钢的冲击韧性特别是低温冲击韧性有有益的作用，同时能够提高钢的耐腐蚀疲劳性能。本发明控制La的范围为0.0055％～0.0095％。
Ce：有良好的脱氧去硫作用，改善钢的流动性，减少非金属夹杂，使钢组织致密、纯净，改善钢的各向异性性能，对于提高钢的冲击韧性特别是低温冲击韧性有有益的作用，同时能够提高钢的耐腐蚀疲劳性能。本发明控制Ce的范围为0.0045％～0.0085％。
Zr:锆在钢中有脱氧、净化和细化晶粒的作用，提高钢的强度、疲劳强度和低温韧性，综合考虑成本、性能等因素，本发明控制Zr的范围为0.050％～0.100％。
本发明技术方案之二是提供一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板的制造方法，包括冶炼、连铸、铸坯冷却、再加热、轧制、冷却、回火；
(1)冶炼：按照上述成分对钢进行冶炼，
a)在转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S等元素的含量，使其含量至本发明范围内，并根据要求添加其它合金成分进行熔炼。
b)将钢水进行精炼，调整其它合金元素含量至本发明范围内。
c)将精炼后的钢水进行RH处理，RH处理时间≥40min，RH处理时全程吹氮，保证钢的最终N含量至本发明范围，控制钢中[H]≤2.0ppm，[O]≤10ppm。
d)在RH处理结束前10min时加入La、Ce元素，保证加入量为目标控制量的1.5-2.8倍。
(2)连铸：将步骤(1)所得钢水经连铸制得所需铸坯，为了控制连铸坯中柱状晶的含量，中间包采用高过热度，过热度60～80℃，全程保护浇注，连铸坯拉坯速度＜0.7m/min，二冷水比水量0.70～0.90m3/t，使连铸坯柱状晶比例＞98.0％，在连铸过程中采用轻压下，压下量5.0～14.0mm。
(3)铸坯冷却:为了控制连铸坯晶粒度，在出坯后对连铸坯采用快速冷却方式进行冷却，开冷温度940～990℃，冷却速度6.0～10.0℃/s，冷却至650～750℃后进入缓冷坑缓冷，为了减少连铸坯的内部应力，缓冷初始阶段保持连铸坯温度不变，保温时间0.5-1.0h，然后连铸坯以5.0～25.0℃/h冷却速度冷却至100℃以下。
(4)再加热：将步骤(3)所得铸坯加热至1100℃～1250℃，并保证连铸坯在900℃以上的时间≤5.0h。优选，加热采用分段加热工艺，在炉温500～700℃时入炉，保温1.0-1.5h，进一步释放连铸坯的内应力，使连铸坯内外温度一致。加热温度在1000℃以下，采用慢速加热工艺，以进一步释放连铸坯冷却过程中的内应力，并减小钢在升温过程中形成的热应力，同时使钢中析出相充分回溶，以控制原始奥氏体晶粒的细化，加热时间0.50～0.80min/mm。加热温度在1000℃以上，不包括1000℃，采用快速升温、短时保温的工艺，以防止奥氏体晶粒的长大，加热时间控制在0.10～0.30min/mm，保温时间1.0～4.0h，
(5)轧制：将铸坯经三阶段轧制成热轧钢板，
第一阶段轧制为了充分破碎连铸坯的柱状晶，为后续的晶粒细化做准备，采用高温快轧+大压下的工艺，铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制，轧制速度2.5～3.5m/s，前三道次平均压下量＞50mm，其余每道次压下率15％～30％，轧制过程中每道次间采用辊道水对坯料进行冷却，冷却时间10～15s，终轧温度1050～1100℃；
待温坯料厚度为3.5～4.0倍成品厚度，为了抑制中间坯晶粒的长大，对待温坯料采用喷水冷却，冷却速度5.0～12.0℃/s，冷却至第二阶段开轧温度以上5～10℃；
第二阶段轧制开轧温度900～950℃，首道次压下量≥30mm，终轧温度850～900℃，待温厚度1.5～2.0倍成品厚度；
第三阶段采用低温慢速大压下工艺，使晶粒充分变形，进一步减小晶粒尺寸，开轧温度750～800℃，轧制速度1.0～2.0m/s，每道次压下率20％～25％，终轧温度710～750℃。
(6)冷却：为了保持轧后细小的晶粒，防止晶粒长大，轧后钢板采用直接淬火DQ+加速冷却ACC的冷却工艺，直接淬火DQ冷却速度30.0～50.0℃/s，冷却至250～350℃后采用加速冷却ACC冷却，加速冷却ACC冷却速度10.0～20.0℃/s，钢板返红温度＜100℃。
(7)回火：将冷却后的钢板进行回火处理，回火温度600～700℃，在炉时间5.0～7.0min/mm。
本发明的有益效果在于：
1)本发明采用超低碳及添加Cu、P、Ni、Cr、Mo、Sb、Sn等合金元素提高钢的耐腐蚀性能及低温韧性，通过添加Si、Nb、W、V-N等元素提高钢的疲劳性能，取消Ti元素等易于形成多面体型析出相的加入，采用复合添加La、Ce等稀土元素提高钢的纯净度，通过各元素之间的相互作用，抑制钢腐蚀疲劳裂纹的萌生及扩展。连铸工艺采用高柱状晶比例的低偏析控制工艺，减少偏析对钢板疲劳性能的影响，加热采用低内应力控制的分段加热工艺，轧制采用首阶段高温快轧+大压下、二阶段再结晶区轧制+大压下、三阶段低温慢速大压下的三阶段轧制工艺，配合后续的DQ+ACC+高温长时回火工艺，最终得到的钢板组织为回火索氏体+铁素体组织，铁素体晶粒尺寸≤10.0μm，在铁素体基体上弥散分布球形的Nb、V析出相，其尺寸为10～25nm。钢板具有良好的抗海水腐蚀疲劳性能，其腐蚀疲劳强度达450MPa以上，是常规钢板的1.8倍，腐蚀疲劳比＞0.50。
2)钢板具有优良的综合力学性能，屈服强度800MPa以上，抗拉强度＞880MPa，断后延伸率＞20.0％，-70℃低温冲击吸收能量＞150J。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼、连铸、铸坯冷却、再加热、轧制、冷却、回火；
(1)冶炼：在RH处理结束前10min内加入La、Ce元素，保证加入量为目标控制量的1.5-2.8倍；
(2)连铸：中间包过热度60～80℃，全程保护浇注，连铸坯拉坯速度＜0.7m/min，二冷水比水量0.70～0.90m3/t，连铸坯柱状晶比例＞98.0％，在连铸过程中采用轻压下，压下量5.0～14.0mm；
(3)铸坯冷却：连铸出坯后对高温连铸坯进行快速冷却，开冷温度940～990℃，冷却速度6.0～10.0℃/s，冷却至650～750℃后进入缓冷坑缓冷，缓冷初始阶段保持连铸坯温度不变，保温时间0.5-1.0h，然后连铸坯以5.0～25.0℃/h冷却速度冷却至100℃以下；
(4)再加热：铸坯加热至1100℃～1250℃，保温时间1.0～4.0h，并保证连铸坯在900℃以上的时间≤5.0h；
(5)轧制：采用三阶段轧制成热轧钢板，
第一阶段轧制采用高温快轧+大压下的工艺，铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制，轧制速度2.5～3.5m/s，前三道次平均压下量＞50mm，其余每道次压下率15％～30％，轧制过程中每道次间采用辊道水对坯料进行冷却，冷却时间10～15s，终轧温度1050～1100℃；
待温坯料厚度为3.5～4.0倍成品厚度，对待温坯料采用喷水冷却，冷却速度5.0～12.0℃/s，冷却至第二阶段开轧温度以上5～10℃；
第二阶段轧制开轧温度900～950℃，首道次压下量≥30mm，终轧温度850～900℃，待温厚度1.5～2.0倍成品厚度；
第三阶段轧制采用低温慢速大压下工艺，开轧温度750～800℃，轧制速度1.0～2.0m/s，每道次压下率20％～25％，终轧温度710～750℃；
(6)冷却：轧后钢板采用DQ+ACC的冷却工艺，DQ冷却速度30.0～50.0℃/s，冷却至250～350℃后采用ACC冷却，ACC冷却速度10.0～20.0℃/s，钢板返红温度＜100℃；
(7)回火：将冷却后的钢板进行回火处理，回火温度600～700℃，在炉时间5.0～7.0min/mm。
进一步，所述加热采用分段加热工艺，在炉温500～700℃时入炉，保温1.0-1.5h；加热温度在1000℃以下，加热时间0.50～0.80min/mm；加热温度1000℃以上，不包括1000℃，加热时间控制在0.10～0.30min/mm。
本发明实施例钢的成分见表1。本发明实施例钢连铸的主要工艺参数见表2。本发明实施例钢加热的主要工艺参数见表3。本发明实施例钢一阶段轧制的主要工艺参数见表4。本发明实施例钢二、三阶段轧制的主要工艺参数见表5。本发明实施例钢冷却的主要工艺参数见表6；本发明实施例钢的力学性能表见表7。本发明实施例钢的腐蚀疲劳性能件表8。
表1本发明实施例钢的成分(wt％)
表2本发明实施例钢连铸的主要工艺参数
表3本发明实施例钢加热的主要工艺参数
表4本发明实施例钢一阶段轧制的主要工艺参数
表5本发明实施例钢二、三阶段轧制的主要工艺参数
表6本发明实施例钢冷却、回火的主要工艺参数
表7本发明实施例钢的力学性能
对本发明实施例钢和对比例钢进行腐蚀疲劳性能检验，参照ISO 11782-Ⅰ-2017《金属与合金的腐蚀-腐蚀疲劳试验第1部分循环失效试验》，采用轴向应力控制方法进行腐蚀疲劳寿命曲线测定。应力比-1，加载频率5HZ。腐蚀疲劳的腐蚀溶液按照ASTM D1141-98标准配置模拟海水，PH值采用稀NaOH溶液进行调节至8.2。检验结果如表8所示。
表8本发明实施例钢的腐蚀疲劳性能
应用本发明生产的钢板屈服强度800MPa以上，抗拉强度＞880MPa，断后延伸率＞20.0％，-70℃低温冲击吸收能量＞150J，腐蚀疲劳强度达450MPa以上，腐蚀疲劳比＞0.50。
为了表述本发明，在上述中通过实施例对本发明恰当且充分地进行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C:0.010％～0.070％，Si:0.30％～0.80％，Mn:1.10％～2.10％，Nb:0.040％～0.080％，V:0.060％～0.160％，Cu:0.45％～0.95％，Ni:1.50％～2.50％，N:0.0200％～0.0300％，P:0.010％～0.030％，S≤0.005％，Sb:0.40％～0.90％，Sn:0.50％～0.80％，Cr:0.70％～1.20％，Mo:0.60％～1.00％，W0.060％～0.100％，Als:0.015％～0.035％，La:0.0055％～0.0095％，Ce:0.0045％～0.0085％，Zr:0.050％～0.100％，余量为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板，其特征在于，所述钢板显微组织为回火索氏体+铁素体组织，铁素体晶粒尺寸≤10.0μm，在铁素体基体上弥散分布球形的Nb、V析出相，其尺寸为10～25nm。
3.根据权利要求1所述的一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度800MPa以上，抗拉强度＞880MPa，断后延伸率＞20.0％，-70℃低温冲击吸收能量＞150J，腐蚀疲劳强度达450MPa以上，腐蚀疲劳比＞0.50。
4.一种权利要求1-3任一项所述的一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板的制造方法，包括冶炼、连铸、铸坯冷却、再加热、轧制、冷却、回火；其特征在于：
(1)冶炼：在RH处理结束前10min内加入La、Ce元素，保证加入量为目标控制量的1.5-2.8倍；
(2)连铸：中间包过热度60～80℃，全程保护浇注，连铸坯拉坯速度＜0.7m/min，二冷水比水量0.70～0.90m3/t，连铸坯柱状晶比例＞98.0％，在连铸过程中采用轻压下，压下量5.0～14.0mm；
(3)铸坯冷却：连铸出坯后对高温连铸坯进行快速冷却，开冷温度940～990℃，冷却速度6.0～10.0℃/s，冷却至650～750℃后进入缓冷坑缓冷，缓冷初始阶段保持连铸坯温度不变，保温时间0.5-1.0h，然后连铸坯以5.0～25.0℃/h冷却速度冷却至100℃以下；
(4)再加热：铸坯加热至1100℃～1250℃，保温时间1.0～4.0h，并保证连铸坯在900℃以上的时间≤5.0h；
(5)轧制：采用三阶段轧制成热轧钢板，
第一阶段轧制采用高温快轧+大压下的工艺，铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制，轧制速度2.5～3.5m/s，前三道次平均压下量＞50mm，其余每道次压下率15％～30％，轧制过程中每道次间采用辊道水对坯料进行冷却，冷却时间10～15s，终轧温度1050～1100℃；
待温坯料厚度为3.5～4.0倍成品厚度，对待温坯料采用喷水冷却，冷却速度5.0～12.0℃/s，冷却至第二阶段开轧温度以上5～10℃；
第二阶段轧制开轧温度900～950℃，首道次压下量≥30mm，终轧温度850～900℃，待温厚度1.5～2.0倍成品厚度；
第三阶段轧制采用低温慢速大压下工艺，开轧温度750～800℃，轧制速度1.0～2.0m/s，每道次压下率20％～25％，终轧温度710～750℃；
(6)冷却：轧后钢板采用DQ+ACC的冷却工艺，DQ冷却速度30.0～50.0℃/s，冷却至250～350℃后采用ACC冷却，ACC冷却速度10.0～20.0℃/s，钢板返红温度＜100℃；
(7)回火：将冷却后的钢板进行回火处理，回火温度600～700℃，在炉时间5.0～7.0min/mm。
5.根据权利要求4所述的一种船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板的制造方法，其特征在于：
所述加热采用分段加热工艺，在炉温500～700℃时入炉，保温1.0-1.5h；加热温度在1000℃以下，加热时间0.50～0.80min/mm；加热温度1000℃以上，不包括1000℃，加热时间控制在0.10～0.30min/mm。
CN202310906872.3A 2023-07-24 2023-07-24 船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法 Pending CN116875900A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310906872.3A CN116875900A (zh) 2023-07-24 2023-07-24 船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310906872.3A CN116875900A (zh) 2023-07-24 2023-07-24 船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116875900A true CN116875900A (zh) 2023-10-13

Family

ID=88269705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310906872.3A Pending CN116875900A (zh) 2023-07-24 2023-07-24 船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116875900A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1323841A1 (en) * 2001-12-26 2003-07-02 Kawasaki Steel Corporation Martensitic stainless steel sheet and method for making the same
JP2005220394A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐海水鋼
JP2007204781A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Jfe Steel Kk 疲労亀裂伝播特性に優れる鋼材の製造方法
CN102732799A (zh) * 2012-07-09 2012-10-17 武汉钢铁(集团)公司 一种耐酸腐蚀的船体内底板用钢及其生产方法
CN112048665A (zh) * 2020-08-17 2020-12-08 莱芜钢铁集团银山型钢有限公司 一种极地海洋工程用钢板及其制备方法
CN114836694A (zh) * 2022-05-27 2022-08-02 鞍钢股份有限公司 一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法
WO2022267173A1 (zh) * 2021-06-21 2022-12-29 山东钢铁股份有限公司 一种海洋工程用调质处理高强度耐低温h型钢及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1323841A1 (en) * 2001-12-26 2003-07-02 Kawasaki Steel Corporation Martensitic stainless steel sheet and method for making the same
JP2005220394A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐海水鋼
JP2007204781A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Jfe Steel Kk 疲労亀裂伝播特性に優れる鋼材の製造方法
CN102732799A (zh) * 2012-07-09 2012-10-17 武汉钢铁(集团)公司 一种耐酸腐蚀的船体内底板用钢及其生产方法
CN112048665A (zh) * 2020-08-17 2020-12-08 莱芜钢铁集团银山型钢有限公司 一种极地海洋工程用钢板及其制备方法
WO2022267173A1 (zh) * 2021-06-21 2022-12-29 山东钢铁股份有限公司 一种海洋工程用调质处理高强度耐低温h型钢及其制备方法
CN114836694A (zh) * 2022-05-27 2022-08-02 鞍钢股份有限公司 一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109023112B (zh) 高强度耐大气腐蚀冷镦钢及其制备方法
WO2014201887A1 (zh) 超高韧性、优良焊接性ht550钢板及其制造方法
WO2023061185A1 (zh) 一种耐低温高强度滚珠丝杠用球化退火钢及其制造方法
CN111455269A (zh) 屈服强度960MPa级甚高强度海工钢板及其制造方法
CN112251672B (zh) 焊接性能优良的低屈强比eh690钢板及其制造方法
CN114574665B (zh) 一种疲劳性能优异的船用高强韧性低温钢及制造方法
CN114836694B (zh) 一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法
CN114959418B (zh) 一种船用抗海水腐蚀疲劳高强钢及制造方法
CN115386805A (zh) 一种低屈强比高韧性桥梁耐候钢及其制造方法
CN116397162B (zh) 一种低温延展性优异的船用高强钢板及其制造方法
WO2024082997A1 (zh) 一种屈服强度≥750MPa的低屈强比海工钢及其生产工艺
WO2024001078A1 (zh) 一种80mm厚690MPa级超高强韧海工钢板及其制备方法
CN115572905A (zh) 一种690MPa级耐回火低温调质钢及其制造方法
CN109628854A (zh) 一种超快冷工艺生产钢板的方法
JPH0413406B2 (zh)
CN116875900A (zh) 船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法
CN117144241B (zh) 一种冰区船舶用高强钢板及制造方法
CN116200662B (zh) 一种回火型低屈强比高性能桥梁耐候钢及其制造方法
CN116288064B (zh) 一种超高强耐腐蚀低温海工钢板及其制造方法
CN116891975B (zh) 一种冰区船舶用超高强钢板及制造方法
CN115976428B (zh) 一种耐海洋大气腐蚀的高磷耐候钢及其制备方法与应用
CN116219279B (zh) 一种高强度高韧性核反应堆安全壳用钢及其制造方法
WO2024088380A1 (zh) 一种光伏桩基用高强度耐蚀钢及其制造方法
CN115537670B (zh) 桥梁用低成本高强度耐海洋大气环境腐蚀螺栓及制造方法
CN116875902A (zh) 一种船舶用耐磨蚀钢板及制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination