[發明專利]超高強度高韌性易焊接超細奧氏體晶粒鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200810080071.1
• 申請日: 2008-12-06
• 公開（公告）號: CN101481780A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 王青峰;淡婷
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/54;C21D1/18;B21B37/16
• 代理公司: 秦皇島市維信專利事務所
• 代理人: 鄂長林

技術領域

本發明涉及一種超細晶粒鋼及其制造方法，特別是涉及一種具有超高 強度、優異低溫韌性、良好焊接性等多種特性的超細奧氏體晶粒鋼及其制 造方法，該方法可用于熱軋薄板、薄壁無縫鋼管、細軸類零件等薄規格高 性能結構件的制造。

背景技術

目前，鋼鐵材料仍然是結構材料的主體，焊接仍然是主要的結構制造 工藝。發展具有超高強度、優異低溫韌性和良好焊接性等多種特性為一體 的高性能鋼鐵材料及其關鍵制造技術，是滿足現代重要結構向長效安全、 減輕自重和節能降耗方向發展的一個重要途徑。國際上一般認為，屈服強 度≥840MPa(120ksi)的結構用鋼可稱為超高強度結構鋼。如何在使這類 鋼達到超高強度級別的同時，滿足對低溫韌性和焊接性的要求，是近十年 來的研究與開發熱點。

眾所周知，在固溶強化、沉淀強化、相變強化及形變強化等多種強化 技術中，只有細化晶粒，才能同時提高鋼的強度和韌性。其中，細化奧氏 體晶粒對大幅度提高材料低溫韌性的作用尤其顯著。由于實現晶粒細化的 本質條件是提高晶核形核率和抑制長大速率。因此，目前在開發高性能超 高強度結構鋼方面，廣泛采取的是以控制形變奧氏體再結晶為核心、綜合 運用低碳合金化、微合金化設計、再結晶控制軋制(RCR)、熱機械控制加 工(TMCP)、加速冷卻等多種手段的材料強韌化技術。國內外對此進行了 廣泛探索，并已形成了多項專利。

分析這類專利所公開的超高強度結構鋼及其相關制造方法可以發現， 它們均存在如下諸多不足之處的一種、或兩種、或兩種以上：

1)要求鋼中加入大量的Cr、Mo、Ni、Cu等貴重的合金元素，雖然達 到了相應的強度級別，但增加了合金資源成本。如國際專利“低溫韌性優 異的超高強度低碳合金鋼管及其制造方法”(公開號WO2005035800A1)， 要求鋼中鉻、鉬的實際含量分別達到0.55～0.80％和0.30～0.50％；住友金 屬的專利JP60121219和JP89025371，要求鋼中的鎳含量為1.00～3.00％， 鉻含量為0.40～1.20％；寶鋼專利“可大線能量焊接的超高強度厚鋼板及其 制造方法”(申請號200410017255.5)，要求鎳含量為0.50～0.80％，銅含量 為0.50～0.80％；武鋼專利“具有優良耐蝕性和抗疲勞性的超高強度鋼及其 制造方法”(公開號CN1888120A)，要求同時達到鎳含量為0.30～0.80％， 銅含量為0.25～0.80％，鉬含量為0.20～0.50％；Exxonmobil公司的專利 WO200039352，鋼中的鎳含量要求≥1.0％；該公司另一專利“超低溫韌性 優異的可焊接的超高強度鋼板的生產方法”(公開號CN1390960A)，要求 Mo含量為0.30～0.70％。

2)要求采用再結晶區控軋后的低溫軋制和軋后快速冷卻，雖然也同樣 達到了相應的強度級別，并減少了合金用量，但對冶金技術裝備要求苛刻， 實際上增加了設備和工序成本。如上述專利WO200039352，要求軋后在線 冷卻速度在10℃/s以上；上述專利CN1390960A，要求終軋溫度低于850 ℃；上述專利CN1888120A，要求終軋溫度為780～850℃且軋后冷速為15～ 35℃/s。

3)要求鋼中的碳含量偏高，雖然對達到超高強度級別有利，但有損鋼 的焊接性能。如上述專利WO2005035800A1，要求碳含量范圍為0.06～ 0.18％；公開的中國專利“屈服強度960MPa以上超高強度鋼板及其制造方 法”(公開號CN184072A)和“屈服強度1100MPa以上超高強度鋼板及其 制造方法”(公開號CN1840723A)，均要求碳含量范圍為0.08～0.20％。由 于碳含量和碳當量偏高，為避免產生焊接冶金缺陷，嚴格控制預熱溫度和 層間溫度等工藝參數是必不可少的措施，從而使結構制造成本增加。

由此可見，上述現有超高強度結構鋼的合金設計及相關制造方法，均 不利于以較低的成本和資源消耗，獲得集超高強度、優異低溫韌性和良好 焊接性等多種特性為一體的高性能鋼鐵材料。