[發明專利]抗拉強度700MPa級大線能量焊接結構用鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 201010215665.6
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN102312173A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 楊穎;侯華興;敖列哥;郝森;傅博;張濤;劉明;王紅巖;趙寶純;張哲
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;B21B37/74
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，尤其涉及一種抗拉強度700MPa級大線能量焊接結構用鋼及其制造方法。

背景技術

隨著各種鋼結構件的大型化，人們對鋼的強韌性和焊接性提出更高的要求。為了提高焊接效率，采用大線能量焊接技術是不可避免的。傳統低合金高強度鋼(HSLA)的弊端是在強度提高的同時其沖擊韌性和焊接性顯著下降，在進行高熱能焊接時，焊接熱影響區(HAZ區)的組織極易粗大，韌性惡化，故在提高鋼板強度的同時，確保鋼板在承受大線能量焊接的條件下HAZ區具有良好的韌性已成為近來低合金高強度鋼的研究方向。

申請號為CN?200710052133.3，名為“一種大線能量焊接低合金高強度鋼板及其制造方法”和申請號為CN200710052132.9，名為“一種大線能量焊接高強度船板鋼及其制造方法”的中國專利所提供的技術方案中鋼板成分簡單，而且采用常規的高強度鋼板制造方法。但是，根據其化學成分和工藝方法是無法獲得700MPa抗拉強度的，而且其韌性也不好。

專利號為ZL02115877.0，名為《大線能量低焊接裂紋敏感性系列鋼的生產方法》、申請號為CN200710052135.2，名為《一種大線能量焊接高強度海洋用鋼板及其制造方法》、申請號為CN200710052134.8，名為《一種大線能量焊接非調質高強度鋼板及其制造方法》、專利號ZL01128316.5，名為《大線能量焊接非調質高韌性低溫鋼及其生產方法》、專利號為CN200410017255.5，名為《可大線能量焊接的超高強度厚鋼板及其制造方法》的中國專利均存在以下的一種或兩種以上問題：

(1)加入了冶煉時難以控制的B元素，B屬于輕元素，易形成碳化物和氮化物，在原奧氏體晶界偏聚形成降低鋼的韌性的B相；

(2)所獲得的鋼板強度級別不高，抗拉強度在600MPa以下；

(3)需要調質處理，增加了制造成本。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，從市場需求的角度出發，提供一種低成本、高強度、高韌性，抗拉強度為700MPa以上的大線能量焊接結構用鋼及其生產方法。

本發明抗拉強度700MPa級大線能量焊接結構用鋼的化學成分含量(Wt％)為：C?0.04％～0.08％、Si?0.05％～0.5％、Mn?1.40％～1.85％、Cr0.2％～0.4％、Nb?0.010％～0.060％、Ti?0.005％～0.03％、V?0.02％～0.04％、Cu?0.10％～0.30％、Ni?0.10％～0.40％、Mo?0.10％～0.30％、Zr?0.0020％～0.0050％、Al?0.015％～0.050％，其余為Fe及不可避免的雜質元素。鋼中的雜質元素控制在P≤0.025％，S≤0.015％，[N]≤0.0080％。從提高鋼種韌性和塑性的角度來看，雜質元素含量越低越好。

本發明選擇的合金元素在抗拉強度700MPa級大線能量焊接結構用鋼中的主要作用在于：

C：碳對鋼的強度、韌性、焊接性能影響很大。C含量低于0.04％時難以獲得足夠的強度；碳高于0.08％時，在生成組織中珠光體含量增加，使鋼的冷成型性能和韌性下降，同時由于成分進入包晶區，容易發生結晶器漏鋼事故和鑄坯表面質量缺陷，連鑄時難度增加。

Si：硅是煉鋼脫氧的必要元素，也具有一定的強化作用，當含量低于0.05％時，難于獲得充分的脫氧效果；含量超過0.5％時，鋼的清潔度下降，韌性降低，可焊性差。

Mn：錳是提高強度和韌性的有效元素，而且成本十分低廉，因此在本發明中把Mn元素作為主要合金元素，但是Mn含量太高時，容易產生偏析缺陷，造成組織不均勻，影響冷成型性能。一般控制Mn1.4％～1.85％。

Nb：鈮是控軋控冷鋼中的重要元素，它能夠有效地延遲變形奧氏體的再結晶，阻止奧氏體晶粒長大，提高奧氏體再結晶溫度，細化晶粒，同時改善強度和韌性，而且具有強烈的析出強化作用，可以顯著地提高鋼的屈服強度。根據本發明的目的，控制Nb0.010％～0.060％。

Ti：鋼中加入鈦，具有二個方面的作用。一方面是為了固定鋼中的氮元素，形成氮化鈦質點，阻止鋼坯在加熱、軋制、焊接過程中晶粒的長大，改善母材和焊接熱影響區的韌性。另一方面，鈦能夠在鐵素體中析出TiC，在大幅度提高鋼的強度的同時，對鋼的塑性影響不大。根據本發明的目的，，控制Ti?0.005％～0.03％。