[發明專利]一種易焊接時效高強度鋼及其熱處理工藝

無效

• 申請號: 200910187464.7
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN102021489A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 葉其斌;侯家平;朱瑩光;楊洋;周丹
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/46;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/40;C22C38/26;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/20;C22C38/18;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/08
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技術領域

本發明涉及一種時效高強度鋼及其熱處理工藝，屬于低合金鋼制造領域，具體地是指一種低碳的含銅時效高強度鋼及其直接淬火熱處理生產方法，尤其適用于海洋工程結構如船舶和鉆井平臺等焊接結構的建造。

背景技術

隨著船舶制造和海洋工程技術的發展，對結構用鋼強度級別和低溫韌性要求越來越高，同時還必須具有優異可焊接性能，以降低結構建造的難度和成本。本發明申請以前，含銅時效低碳鋼一般都采取正火或者調質工藝生產，主要用于替代傳統的中低碳高強度焊接結構用調質鋼，如美國材料與試驗協會標準ASTMA710/A710M中的Grade?A和Grade?B級別鋼，采用正火加回火或者調質熱處理工藝生產，但屈服強度最高僅為585N/mm²。武漢鋼鐵集團公司在2005年申請了“高強度易焊接時效硬化鋼及其生產方法”的發明專利，專利號為200510018359.2，該專利公開說明了該鋼中厚板采用調質熱處理工藝，但其屈服強度僅為530～755N/mm²。上述采用傳統正火或調質工藝生產的Cu強化高強度鋼，不僅強度級別低，且生產過程須將軋后鋼板重新加熱至奧氏體化以上溫度進行淬火，有能耗高和生產周期長的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠滿足海洋船舶和海洋鉆井平臺結構使用的易焊接時效高強度鋼及其低能耗的直接淬火熱處理生產工藝。

本發明的時效高強度鋼采用銅作為主要強化元素，因此鋼中的碳含量可大大降低，既可保證鋼的高強度和高韌性，也可改善高強度鋼的焊接性能。同時采用直接淬火的熱處理工藝方法可克服傳統調質工藝或者正火等生產工藝需要再次加熱和強度級別低的不足，具有能耗低和周期短的特點，可簡化生產工藝流程和降低生產能耗，同時提供足夠的強度以滿足高級別的強度要求。

為實現上述目的，本發明所設計的易焊接時效高強度鋼的化學成分重量百分比為：C?0.02％～0.10％、Si?0.05％～0.45％、Mn?0.50％～1.50％、Cu1.00％～1.80％、Ni?1.00％～4.00％、Cr?0.10％～1.00％、Mo?0.10％～0.80％、Al0.01％～0.050％、P≤0.025％和S≤0.01％，以及Nb?0.01％～0.06％、V0.01％～0.05％中的一種或一種以上，余量為Fe及不可避免的非金屬夾雜。該鋼的熱敏感系數按下面公式計算滿足Pcm≤0.35％。

Pcm=C+Si30+Mn20+Cu20+Ni60+Cr20+Mo15+V10+5B]]>

其中C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V和B分別代表各自合金元素的重量百分比含量。

在熱加工過程中，富集到奧氏體晶界處的Cu形成低熔點液膜，弱化了晶粒間的結合力而使鋼板出現熱脆性，而Ni能共存于晶界中的富Cu層，可提高晶界處富Cu層的熔點并增加Cu在鋼中的溶解度，阻止了液膜的形成，防止了熱脆性的產生，因此在上述時效高強度鋼的化學成分中，Ni含量與Cu含量重量比應不小于0.5。

上述時效高強度鋼的生產方法為純凈鋼冶煉。

上述時效高強度鋼主要強化機理為固溶強化、析出沉淀強化以及晶粒細化強化。

以下詳細闡述本發明的銅沉淀強化高強度鋼中各合金成分作用機理，其中百分符號％代表重量百分比：

C：0.02％～0.10％