CN117344232A - 一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法 - Google Patents

一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117344232A
CN117344232A CN202210754895.2A CN202210754895A CN117344232A CN 117344232 A CN117344232 A CN 117344232A CN 202210754895 A CN202210754895 A CN 202210754895A CN 117344232 A CN117344232 A CN 117344232A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel plate
percent
less
thick steel
equal
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
CN202210754895.2A
Other languages
English (en)
Inventor
芦晓辉
高珊
张才毅
施青
梅峰
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.)
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Baoshan Iron and 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 Baoshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN202210754895.2A priority Critical patent/CN117344232A/zh
Priority to PCT/CN2023/103582 priority patent/WO2024002207A1/zh
Publication of CN117344232A publication Critical patent/CN117344232A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • 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
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • 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
    • 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
    • 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
    • C22C38/005—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
    • C22C38/02—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
    • C22C38/04—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
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • 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
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium 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
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum

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

本发明提供一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法，以质量百分比计，所述厚钢板的化学成分包含：C：0.045～0.076％，Si：0.19～0.31％，Mn：0.95～1.13％，P：≤0.008％，S：≤0.002％，Als：0.010～0.040％，Nb：0.014～0.038％，V：0.025‑0.041％，Ti：0.011～0.022％，Ni：1.35～1.55％，Ce：0.020‑0.040％，Fe和其他不可避免的杂质。该厚钢板具有优异的心部疲劳性能，可用于建筑、工程机械、海洋工程等对钢板心部疲劳性能有一定需求的支撑件、构件。

Description

一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及到一种490MPa级心部疲劳强度优异的厚钢板及其制造方法。
背景技术
随着我国经济发展和装备设计、制造能力的不断进步，对大型构件用高强度钢需求越来越多，而且其主体结构用材正向高强度、高韧化、大厚度方向不断发展。厚钢板是高层建筑、海洋开发、原油球罐、油气管线、船舶军舰等大型结构、设备、设施等重要的结构材料。
目前国内厚钢板通常采用大厚度铸坯轧制而成，但绝大部分连铸坯受其凝固特性以及现有冶炼设备、工艺的限制，铸坯截面化学成分分布不均、内部偏析、疏松、缩孔等缺陷严重，都会对钢板强度、韧性、疲劳性能等指标造成较大影响。尤其是铸坯的中心偏析，其会在轧制过程中“遗传”给钢板，造成钢板厚度中心部位组织异常、探伤不合，并在下一步加工工序或者使用过程中由于心部出现脆性区和提前开始损坏，影响钢结构构件的安全性，再加上国内现行检验标准往往以钢板厚度1/4处性能为代表，对心部性能约束较少。因此，针对厚钢板，尤其是在一些对韧性、疲劳性能等有较高要求恶劣服役环境，如何改善中心部位的综合力学性能就显得十分必要。
现有技术中，中国专利CN107641760B公开了一种460MPa级具有良好的疲劳性能的热轧汽车结构钢板及制造方法。其化学元素成分及其重量百分比为C：0.03～0.06％、Mn：1.0～1.2％、Nb：0.025～0.035％、Ti：0.025～0.035％、Si：＜0.10％、S：≤0.005％、P：≤0.015％、N：≤40ppm、Als：0.025～0.050％，余量为铁和不可避免的杂质。在短流程采用Nb-Ti微合金化技术，利用微量Ti固定钢中的S、N(S≤0.005％、N≤40ppm)，减少钢中MnS的夹杂，充分发挥Nb、Ti的细晶作用，获得细小的F+P，得到较高强度的同时，改善钢种的疲劳性能。该发明采用轧制、层流、卷取工艺生产，厚度为1.0～3.0mm，钢的屈服强度在460～560MPa，抗拉强度500～640MPa。
中国专利CN109161795A公开了一种具有良好疲劳性能和成型性能的高强汽车大梁钢及其制造方法。该钢的化学成分及重量百分比如下：C：0.04～0.07％，Si：0.05～0.15％，Mn：1.3～1.6％，P：≤0.013％，S：≤0.004％，Nb：0.02～0.04％，Ti：≤0.002％，N：≤0.004％，Alt：0.010～0.030％，O：≤0.002％，且Ti/O＜2，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明生产出来的厚度2.0～7.0mm的汽车大梁钢，力学性能达到了ReL≥480MPa，Rm≥600MPa，A≥20％，零件减重17％，经路试，综合路段8000km，横梁完好无损；本发明高强汽车大梁钢不但具有良好的疲劳性能，还具有极佳的成型性能。该钢种厚度2.0～7.0mm，力学性能ReL≥480MPa，Rm≥600MPa，A≥20％。
中国专利CN113174535A公开了一种大厚度调质态FO460船舶用钢板及其制造方法。其化学元素含量C：0.06～0.10％；Si：0.05～0.14％；Mn：1.40～1.80％；S：≤0.002％；P：≤0.008％；Als：0.015％～0.045％；N：0.003％～0.015％；Nb：0.01～0.04％；Cu：0.16～0.35％；Ni：0.30～0.60％；Cr：0.15～0.30％；Ti：0.008～0.014％；余量为Fe和不可避免的杂质。可满足海洋恶劣、苛刻环境对船用钢板的技术要求。该发明钢板厚度60～100mm，屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥570MPa。
中国专利CN112981235A公开了一种屈服强度420MPa级的调质型建筑结构用钢板及其生产方法。其在Fe-Mn-C系基础上进行Nb、Ti微合金化处理的成分设计，钢板材料的化学成分百分比分别为：C：0.13～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.40～1.70％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：≤0.30％，Mo：≤0.30％，Ni：≤0.30％，Cu：≤0.30％，Al：0.020～0.050％，V：≤0.015％，Nb：0.025～0.050％，Ti：0.010-0.020％，N：≤0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。生产过程为：冶炼原料依次进行转炉冶炼、炉外精炼、RH炉精炼以获得纯净度较高的钢水，将钢水浇注成370mm～450mm钢坯，然后采用合理的钢坯加热、轧制、在线直接淬火以及回火热处理技术，获得一种适用于高层建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心及工业厂房等大型钢结构建筑工程用的屈服强度420MPa级的钢板材料。该方明钢种厚度为50～100mm，屈服强度ReL为410-540MPa，抗拉强度Rm为530～680MPa。
中国专利CN107641760B、CN109161795A公开了具有良好的疲劳性能汽车用钢，但厚度规格仅为1-7mm，其技术方法也不适用于厚钢板制造。中国专利CN113174535A、CN112981235A公开了两种大厚度钢板制造方法，但未提及钢板疲劳性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种490MPa级心部疲劳强度优异的厚钢板及其制造方法。本发明的钢板厚度60～100mm，屈服强度≥490MPa，抗拉强度≥600MPa，而且板厚中心部位疲劳强度≥340MPa，具有优良的心部疲劳性能，其钢板强度、韧性、疲劳性能得到进一步提升，尤其是中心部位的综合力学性能优异，可解决大型构件用高强度钢中出现的截面化学成分分布不均、内部偏析及心部出现脆性区引发提前开始损坏的问题，尤其适用于对韧性、疲劳性能等有较高要求的应用领域。
为了实现上述目的，本发明提出一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板，以质量分数计，所述厚钢板的化学成分包含：
C：0.045～0.076％，Si：0.19～0.31％，Mn：0.95～1.13％，P：≤0.008％，S：≤0.002％，Als：0.010～0.040％，Nb：0.014～0.038％，V：0.025-0.041％，Ti：0.011～0.022％，Ni：1.35～1.55％，Ce：0.020-0.040％，Fe和其他不可避免的杂质。
所述厚钢板中可以添加B：0.0005～0.0009％，Mo：0.15～0.25％中的一种或两种。
进一步地，在本发明所述的心部疲劳性能优异的厚钢板中，通过使其微观组织为准多边形铁素体(QF)+板条贝氏体(BF)+珠光体(P)，其中QF相比例在30-60％，BF的比例在40-70％，P相的比例在0.1-3％，由此可以进一步保证钢材具有良好的强韧性能性能。
进一步地，在本发明所述的心部疲劳性能优异的厚钢板中，通过使其平均晶粒尺寸为8-12μm，由此可进一步有效提升钢板强韧性能和疲劳性能。
进一步地，在本发明所述的心部疲劳性能优异的厚钢板，其氧化物类夹杂物主要为Ce2O3+Al2O3、Ce2O3、Al2O3以及各自以其为核心的复合夹杂物，其中Ce2O3+Al2O3及以其为核心的复合夹杂物比例为90％以上，Ce2O3及以其为核心的复合夹杂物比例为1-10％，Al2O3及以其为核心的复合夹杂物比例为1％以下。
在上述技术方案中，夹杂物类型的控制具有细化晶粒、促进贝氏体相变的作用。
进一步地，在本发明所述的心部疲劳性能优异的厚钢板，其夹杂物密度为100-500个/mm2，其中0.2-2μm夹杂物比例在95％以上，＞2～5μm夹杂物比例在5％以下，＞5-10μm夹杂物比例在0.01％以下，不存在大于10μm的夹杂物。
在上述技术方案中，夹杂物尺寸的微细化控制具有细化晶粒、促进贝氏体相变、提高钢板强韧性能和疲劳强度的作用。
本发明还提供一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板的制造方法，其步骤优选为：
1)进行铁水脱硫，并控制铁水中S≤0.002％；
2)真空处理时间≥21min；连铸拉速0.5-1.0m/min；采用两段式电磁搅拌，其电流参数分别为420A、455A；动态轻压下固相率0.35～0.70，压下量为6-10mm；
3)常规连铸成坯并对铸坯加热，控制加热温度在1201～1245℃，出炉温度不低于1180℃∶
4)采用两阶段式轧制，第一阶段开轧温度不低于1063℃，单道次压下量≥20mm，最后两道次压下量≥40mm；第二阶段开轧温度不高于943℃，前两道次压下率大于15％，其余轧制道次压下率控制在8～10％，终轧温度在821～843℃。终轧后快速冷却，冷却速度为0.5～5℃/s，控制返红温度不高于430℃；
5)进行工业炉回火热处理，回火温度在611～631℃，在炉时间为：(产品厚度/mm×1.5)min，到温后持续保温时间不低于(产品厚度/mm×0.9)min。回火结束后空冷至室温。
发明效果
本发明钢板厚度60～100mm，屈服强度≥490MPa，抗拉强度≥600MPa，而且板厚中心部位疲劳强度≥340MPa，具有优良的心部疲劳性能，可用于建筑、工程机械、海洋工程等对钢板心部疲劳性能有一定需求的支撑件、构件。本发明具有制造工序简单等优点，在各冶金企业均可实施。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，但本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
本发明提供以下的技术方案以获得上述效果：
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法，以质量百分比计，所述厚钢板的化学成分包含：C：0.045～0.076％，Si：0.19～0.31％，Mn：0.95～1.13％，P：≤0.008％，S：≤0.002％，Als：0.010～0.040％，Nb：0.014～0.038％，V：0.025-0.041％，Ti：0.011～0.022％，Ni：1.35～1.55％，Ce：0.020-0.040％，Fe和其他不可避免的杂质。
所述厚钢板中可以添加B：0.0005～0.0009％，Mo：0.15～0.25％中的一种或两种。
本发明对于各个化学成分的控制原理如下：
C、Mn是提高钢材强度非常有效的元素。一方面，碳含量的增加钢的抗拉强度和屈服强度随之提高，但延伸率和冲击韧性下降，而且钢材的焊接热影响区还会出现淬硬现象，导致焊接冷裂纹的产生。随着Mn含量的增加，钢的强度明显增加，而冲击转变温度几乎不发生变化。Mn也是扩大奥氏体区元素，Mn含量增加可提高奥氏体稳定性，降低临界冷却速度，强化铁素体，显著提高淬透性，同时可使淬火后回火过程中组织分解转变速度减慢，提高回火组织稳定性。而另一方面，C、Mn元素又是铸坯中心极易偏聚、引发中心偏析的元素。因此，本发明将C、Mn控制在较低的水平(C：0.045～0.076％，Mn：0.95～1.13％)，采用其他合金元素平衡钢板强度、韧性，减轻中心偏析对心部性能的不利影响。
Si元素可以提高钢中固溶体硬度和强度，不仅可以增加钢的淬透性，而且还可以增加淬火钢的抗回火性，使钢能在较高温度下回火，从而改善钢的韧性和耐延迟断裂性能；Si能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比。Si含量过高会使钢的导热性变差，钢锭、钢坯表面易出现开裂或裂纹缺陷。本发明钢的Si含量设计为0.19～0.31％。
P、S是钢中的杂质元素，也是易于偏析的元素，可在钢的局部形成严重偏析、夹杂物，降低塑性及韧性。本发明钢，在冶金质量方面严格控制了硫、磷含量水平，即P≤0.008％，S≤0.002％。
Al是钢中的主要脱氧元素，另外，Al的熔点较高，在生产中，钢中Al可与N形成A1N，而AlN可阻碍高温奥氏体长大，起到细化晶粒的作用。本发明钢的Als含量控制为0.010～0.040％。
Nb、Ti是两种强烈的碳化物和氮化物形成元素，与氮、碳有极强的亲合力，可与之形成极其稳定的碳氮化物。弥散分布的Nb的碳氮化物第二相质点沿奥氏体晶界的分布，可大大提高原始奥氏体晶粒粗化温度，在轧制过程中的奥氏体再结晶温度区域内，Nb的碳氮化析出物可以作为奥氏体晶粒的形核核心，而在非再结晶温度范围内，弥散分布的Nb的碳氮化析出物可以有效钉扎奥氏体晶界，阻止奥氏体晶粒进一步长大，从而细化铁素体晶粒，达到提高强度和冲击韧性的目的；Ti的氮化物能有效地钉扎奥氏体晶界，有助于控制奥氏体晶粒的长大，大大改善焊接热影响区的低温韧性。因此，通过Nb、Ti微合金元素的细晶强化和沉淀强化作用，可以使钢板获得优良的强韧性。本发明钢Nb含量设计为0.014～0.038％，Ti含量设计为0.011～0.022％。
V是一种相当强烈的碳化物形成元素，它可以通过细晶强化、沉淀强化和固溶强化来提高钢材的强度。此外在钢中，当V的质量分数低于0.1％时，随着V含量的增加，钢的韧脆转变温度降低。当V的质量分数超过0.1％时，V含量增加，韧脆转变温度反而升高。在含Si、Mn的钢中，加入少量的V就可以明显减轻这两种元素对晶粒长大和提高韧脆转变温度的影响。V与Nb复合添加时，既能提高钢的强度又能改善钢的韧性。本发明V元素含量0.025-0.041％。
Ni在钢中能强化铁素体基体，抑制粗大的先共析铁素体，显著改善钢材的韧性，降低钢材的韧脆转变温度，提高钢的低温冲击韧性。本发明将Ni的含量设计为1.35～1.55％。
Ce是稀土元素的一种，和氧、硫有很强的亲和力，在钢中有净化和明显的变质作用。固溶在钢中可以通过扩散机制富集于晶界，减少夹杂元素在晶界的偏聚，结果强化了晶界，改善了与晶界相关的性能，如低温脆性、韧性等。本发明Ce添加量为0.020-0.040％。
Mo元素在钢中的主要作用是固溶强化，少量Mo可以形成难熔碳化物，阻碍加热时奥氏体晶粒长大，细化产品组织，提高强度、硬度和耐磨性。Mo可以提高淬透性，减轻或消除其他合金元素所导致的回火脆性而大大有利于钢的韧性，提高回火稳定性，有效消除或降低钢中的残余应力，但过高的Mo在快速冷却和焊接冷却过程中极易获得粗大马氏体，降低基材低温韧性和恶化焊接性能，因此，本发明优选将Mo含量控制为0.15～0.25％。
B是强烈提高淬透性的元素，B的加入，可有效的抑制先共析铁素体的形核及生长，由于B在奥氏体晶界上的非平衡偏析，强烈抑制γ-α相变，促使奥氏体在淬火时形成细小的低碳马氏体，从而提高钢的屈服强度和抗拉强度，本发明的B含量优选为0.0005～0.0009％。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板的制造方法，其步骤优选包括：
1)进行铁水脱硫，并控制铁水中S≤0.002％；
2)真空处理时间≥21min；连铸拉速0.5-1.0m/min；采用两段式电磁搅拌，其电流参数分别为420A、455A；动态轻压下固相率0.35～0.70，压下量为6-10mm；
3)常规连铸成坯并对铸坯加热，控制加热温度在1201～1245℃，出炉温度不低于1180℃∶
4)采用两阶段式轧制，第一阶段开轧温度不低于1063℃，单道次压下量≥20mm，最后两道次压下量≥40mm；第二阶段开轧温度不高于943℃，前两道次压下率大于15％，其余轧制道次压下率控制在8～10％，终轧温度在821～843℃。终轧后快速冷却，冷却速度为0.5～5℃/s，控制返红温度不高于430℃；
5)进行工业炉回火热处理，回火温度在611～631℃，在炉时间为：(产品厚度/mm×1.5)min，到温后持续保温时间不低于(产品厚度/mm×0.9)min。回火结束后空冷至室温。
本发明的制造方法设计要点和理由如下：
控制连铸拉速、采用两段式电磁搅拌、控制动态轻压下区间及总压下量在上述本发明范围内，可以最大程度的改善铸坯中心偏析等缺陷。
控制铸坯加热温度、出炉温度在上述本发明范围内，可以进一步保证本发明钢形成足够的奥氏体化。
本发明中，采用两阶段式轧制，变换道次压下量，而非单纯的大压下、少道次轧制工艺，由此可以对两个阶段的再结晶晶粒、铁素体形核晶粒叠加细化。进一步，通过设置控制第一阶段开轧温度不低于1063℃，配合单道次压下量，可以有效的将轧制压力传导到铸坯中心部位，充分细化奥氏体晶粒；控制第二阶段开轧温度不高于943℃、限定前两道次压下率大于15％，其余轧制道次压下率在8～10％、终轧温度在821～843℃，可进一步对再结晶晶粒、铁素体形核晶粒叠加细化，进一步提升钢板韧性，并间接给予足够的时间减轻中心偏析、中心疏松。
轧后进行冷却，通过控制冷却速度及将返红温度控制不高于430℃，可进一步保证钢板获得准多边形铁素体+板条贝氏体+珠光体组织，并获得满足要求的比例，以获得优异的基础性能及疲劳性能。
控制回火温度在611～631℃，过低的回火加热温度会造成本发明钢回火时部分元素析出不充分，导致钢板强度不足，韧性不良；过高的温度会导致本方面钢强度下降。同时，由于钢板进入工业炉回火时，会引起炉温降低。因此，必须通过控制足够的回火到温后持续保温时间不低于(产品厚度/mm×0.9)min，以使钢板回火时元素析出、扩散充分，且内应力消除充分，从而获得优良的综合性能。
通过采用本发明的化学成分、制造方法进行冶炼、轧制、冷却及回火工艺参数，可以制造满足本发明要求的钢板。
下面结合实施例和对比例及实验数据对本发明做进一步详细说明。
实施例
将表1中所示的不同成分的钢成分按表2所示的工艺得到厚钢板。
表1本发明各实施例及对比例的化学组分及质量百分比含量
实施例1～实施例8及对比例的具体工艺参数如表2所示：
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数
实施例1～8钢板的综合性能检测结果如下表所示。其中，疲劳强度根据GB/T3075《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》测得，且为中心部位取样；屈服强度和抗拉强度根据GB/T228.1-2010标准测得。
表3本发明各实施例性能检测结果
实施例 规格/mm 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 疲劳强度/MPa
1 60 533 650 387
2 95 507 608 361
3 81 523 617 367
4 76 521 615 360
5 85 519 623 374
6 100 495 610 356
7 71 517 620 369
8 63 528 644 376
对比例1 70 408 553 241
对比例2 100 455 560 208
对比例3 80 500 605 210
由表可知，本发明实施例的疲劳强度均在340MPa以上，明显高于对比例，具有良好的心部疲劳性能。
本发明钢板是一种屈服强度≥490MPa，抗拉强度≥600MPa，板厚中心部位疲劳强度≥340MPa的60～100mm厚钢板。可用于建筑、工程机械、海洋工程等对钢板心部疲劳性能有一定需求的支撑件、构件。本发明具有制造工序简单等优点，在各冶金企业均可实施。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限于具体实施方式及实施例中所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。本领域的技术人员从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板，其特征在于，以质量分数计，所述厚钢板的化学成分包含：
C：0.045～0.076％，Si：0.19～0.31％，Mn：0.95～1.13％，P：≤0.008％，S：≤0.002％，Als：0.010～0.040％，Nb：0.014～0.038％，V：0.025-0.041％，Ti：0.011～0.022％，Ni：1.35～1.55％，Ce：0.020-0.040％，Fe和其他不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的厚钢板，其特征在于，进一步含有B：0.0005～0.0009％，Mo：0.15～0.25％中的一种或两种。
3.一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板，其特征在于，以质量分数计，所述厚钢板的化学成分为：
C：0.045～0.076％，Si：0.19～0.31％，Mn：0.95～1.13％，P：≤0.008％，S：≤0.002％，Als：0.010～0.040％，Nb：0.014～0.038％，V：0.025-0.041％，Ti：0.011～0.022％，Ni：1.35～1.55％，Ce：0.020-0.040％，以及含有或不含有B：0.0005～0.0009％，Mo：0.15～0.25％中的一种或两种，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的厚钢板，其特征在于，V：0.032-0.041％。
5.如权利要求1～3中任意一项所述的厚钢板，其特征在于，所述钢板的微观组织由30-60％的准多边形铁素体、40-70％的板条贝氏体以及0.1-3％的珠光体构成。
6.如权利要求5所述的厚钢板，其特征在于，所述微观组织的平均晶粒尺寸为8-12μm。
7.如权利要求1～3中任意一项所述的厚钢板，其特征在于，所述钢板中的氧化物类夹杂物主要为Ce2O3+Al2O3、Ce2O3、Al2O3以及各自以其为核心的复合夹杂物，其中Ce2O3+Al2O3及以其为核心的复合夹杂物比例为90％以上，Ce2O3及以其为核心的复合夹杂物比例为1-10％，Al2O3及以其为核心的复合夹杂物比例为1％以下。
8.如权利要求7所述的厚钢板，其特征在于，所述夹杂物的密度为100-500个/mm2，其中0.2-2μm夹杂物比例在95％以上，大于2μm且5μm以下的夹杂物比例在5％以下，大于5μm且10μm以下的夹杂物比例在0.01％以下，不存在大于10μm的夹杂物。
9.如权利要求1～8中任意一项所述的厚钢板，其特征在于，所述厚钢板的屈服强度≥490MPa，抗拉强度≥600MPa。
10.如权利要求1～8中任意一项所述的厚钢板，其特征在于，所述厚钢板的厚度为60～100mm，板厚中心部位疲劳强度≥340MPa。
11.一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板的制造方法，其包括：
1)根据权利要求1～4中任意一项所示的化学成分进行冶炼、铁水脱硫，并控制铁水中S≤0.002％；
2)真空处理时间≥21min；连铸拉速0.5-1.0m/min；采用两段式电磁搅拌；动态轻压下固相率0.35～0.70，压下量为6-10mm；
3)连铸成坯并对铸坯加热；
4)采用两阶段式轧制；
5)进行回火热处理，回火温度在611～631℃，在炉时间为：(产品厚度/mm×1.5)min，到温后持续保温时间不低于(产品厚度/mm×0.9)min；回火结束后空冷至室温。
12.如权利要求11所述的厚钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤3)中，控制加热温度在1201～1245℃，出炉温度不低于1180℃。
13.如权利要求11或12所述的厚钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤4)中，第一阶段开轧温度不低于1063℃；第二阶段开轧温度不高于943℃，终轧温度在821～843℃；终轧后以0.5～5℃/s的速度冷却，控制返红温度不高于430℃。
14.如权利要求13所述的厚钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤4)中，第一阶段开轧中，单道次压下量≥20mm，最后两道次压下量≥40mm；第二阶段开轧中，前两道次压下率大于15％，其余轧制道次压下率控制在8～10％。
CN202210754895.2A 2022-06-29 2022-06-29 一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法 Pending CN117344232A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210754895.2A CN117344232A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法
PCT/CN2023/103582 WO2024002207A1 (zh) 2022-06-29 2023-06-29 一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210754895.2A CN117344232A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117344232A true CN117344232A (zh) 2024-01-05

Family

ID=89363806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210754895.2A Pending CN117344232A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117344232A (zh)
WO (1) WO2024002207A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1040555C (zh) * 1993-08-04 1998-11-04 新日本制铁株式会社 焊接部位的疲劳强度和焊接性优良的高强度钢及其制造方法
JP3741078B2 (ja) * 2002-05-30 2006-02-01 住友金属工業株式会社 疲労亀裂進展抵抗性に優れた高強度鋼材およびその製造法
JP6528522B2 (ja) * 2015-04-17 2019-06-12 日本製鉄株式会社 延性と疲労特性と耐食性に優れた高強度熱延鋼板とその製造方法
CN110241357B (zh) * 2019-06-10 2021-03-26 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种800MPa级强韧耐候厚钢板及其制备方法
CN114875331B (zh) * 2022-05-25 2022-11-25 宝武集团鄂城钢铁有限公司 一种具有优良心部疲劳性能的610MPa级厚钢板及其生产方法
CN115572905B (zh) * 2022-10-21 2023-08-04 燕山大学 一种690MPa级耐回火低温调质钢及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024002207A1 (zh) 2024-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109252097B (zh) 一种高强度胀断连杆的非调质钢及其连铸生产工艺
CN113637917B (zh) 一种690MPa级低温冲击性能优良的超高强度特厚船板钢及其生产方法
CN111441000A (zh) 一种屈服强度690MPa级低屈强比高强钢板及其制造方法
CN111455269A (zh) 屈服强度960MPa级甚高强度海工钢板及其制造方法
CN109136779B (zh) 一种马氏体基体1100MPa级稀土Q&P钢制备方法
CN111378896A (zh) 一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板及其制造方法
EP4414473A1 (en) High-strength steel with good weather resistance and manufacturing method therefor
CN111926234B (zh) 一种基于连铸坯单机架生产具有优良厚度方向性能的超厚高强建筑用钢板的生产方法
CN113403550B (zh) 高塑性耐疲劳的冷轧热镀锌dh1180钢板及制备方法
WO2023000479A1 (zh) 一种屈服强度420MPa级热轧耐低温H型钢及其制备方法
CN114058974B (zh) 一种15.9级耐腐蚀高强度螺栓用钢及其生产方法和热处理方法
CN114107822B (zh) 一种15.9级高强度螺栓用钢及其生产方法和热处理方法
CN116875900B (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
CN114875331B (zh) 一种具有优良心部疲劳性能的610MPa级厚钢板及其生产方法
CN115572905A (zh) 一种690MPa级耐回火低温调质钢及其制造方法
EP4394074A1 (en) Steel plate for advanced nuclear power unit evaporator, and manufacturing method for steel plate
CN113897548A (zh) 一种耐低温易焊接的超低碳钢厚板及其制备方法
CN117344232A (zh) 一种490MPa级心部高疲劳强度的厚钢板及其制造方法
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
CN117070834B (zh) 一种耐海冰磨蚀性能优异的690MPa级钢板及制造方法
WO2023231981A1 (zh) 一种高强度石油套管及其制造方法
CN111705262B (zh) 一种耐酸性能优良的含镁x65管线钢及生产方法
CN115369328B (zh) 一种耐低温热轧型钢及其生产方法
CN115537678B (zh) 一种高温渗碳齿轮用钢及其制造方法
CN116891976A (zh) 一种耐磨性能良好的400Mpa级低温海工钢板及其制备方法

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