[發明專利]一種超高強船板鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201010266527.0
• 申請日: 2010-08-30
• 公開（公告）號: CN101906591A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 尹雨群;武會賓;朱愛玲;趙晉斌;張杰
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;C22C38/58;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明涉及一種低合金高強度鋼，具體地說是一種超高強船板鋼及其生產方法。

背景技術

船舶向大型化、高速化方向發展的趨勢，使得造船用鋼必須具備高強度、高韌性、厚規格、耐海水腐蝕性、易可焊接和良好成型性能等特點。生產出滿足(特)厚規格，同時又能保證強度、塑性的指標、良好的低溫韌性及焊接性的造船用鋼，將為造船行業的飛速發展提供有力的技術保障和動力支持。

目前，在船板鋼的生產中廣泛應用了控軋控冷技術。通過合理設計合金元素含量和控軋控冷參數，如終軋溫度、終冷溫度和冷卻速率等實現相變強化、細晶強化和亞晶強化等強化機制，補償由于降碳帶來的固溶強化損失，來提高強度和韌性。控軋控冷技術的應用使船板鋼生產成本大大降低，但對于比較厚的船板，采用控軋控冷工藝得到的產品組織通常不均勻，影響材料的使用。

軋制后的熱處理制度對低碳貝氏體鋼的顯微組織及析出行為具有顯著影響，而組織類型、各種組織所占比例、組織細化程度和第二相粒子的析出行為等共同決定了低碳貝氏體鋼的最終力學性能，因而熱處理制度是進一步提高該類鋼綜合力學性能的關鍵因素之一，目前，對于屈服強度大于500MPa的高強度級別船板鋼，國外的一些船級社規范中也明確要求采用QT狀態交貨。采用合理的熱處理制度對于充分發揮低碳貝氏體鋼的潛力具有十分重要的意義。采用控軋控冷技術+后續熱處理工序(TMCP+QT)可使鋼鐵材料獲得最佳的綜合性能，是生產高強度(特)厚船板一個有效途徑。

發明內容

為了克服采用控制控冷技術生產(特)厚規格超高強船板鋼存在的強韌性能不足問題，本發明的目的是提供一種超高強船板鋼及其生產方法，本發明生產出的產品不但強韌性能好，而且具備良好的綜合性能。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種超高強船板鋼，其特征在于：該超高強船板鋼中化學成分質量百分比為：C?0.02-0.09％，Si?0.1-0.4％，Mn?0.5-1.6％，Al?0.01-0.04％，Nb?0.02-0.05％，Ti?0.008-0.02％，Cr?0.3-0.7％，Mo?0.2-0.5％，Ni?0.5-1％，Cu?0.2-1％，P＜0.013％，S＜0.005％，O＜0.0012％，N＜0.0045％，H＜0.00015％，其余為Fe和不可避免雜質。鋼中夾雜元素的含量上限控制在S＜0.002％為宜。

本發明鋼種的主要組織為粒狀貝氏體。在粒狀貝氏體形成過程中，從過冷奧氏體析出的鐵素體最初是板條狀且具有較高的位錯密度，組織中除去鐵素體組織外，還存在著大量細小M-A島。由于M-A島是硬質相，當這些M-A島是以細小彌散的方式析出時它們能夠與位錯發生交互作用，阻礙位錯的運動，即通過彌散強化的方式提高鋼的強度。因此，本發明鋼種是通過細晶強化、位錯強化、彌散強化3種方式共同提高鋼的強度。當低碳粒狀貝氏體組織中M-A島分布在鐵素體板條內部，細小的鐵素體板條具有更小的有效晶粒尺寸，能有效地阻止裂紋的擴展。這些彌散分布的M-A島細小并且近似呈球狀，與具有片狀、尖角形狀的第二相相比，球狀第二相更能夠減小應力集中，可以避免斷裂時成為裂紋的萌生源和裂紋的低能量擴散通道。另外，當M-A島在基體中是以不連續的方式分布，島與島之間具有一定的距離時，由于中間是具有良好韌性的板條鐵素體，裂紋更不易擴展，所以不連續分布的M-A島避免了裂紋連續擴展通道的形成。因此，M-A島的存在，在增加鋼強度的同時可以保證一定的韌性和塑性。

成分設計時從三個方面進行考慮：(1)為保證良好焊接性能，采用低的碳含量；(2)通過加入合金元素Cu、Cr、Mo來保證強度；(3)加入合金元素Ni來保證鋼的低溫性能。

基于以上組織設計，在成分的選擇上，本發明采用Mo-Cu-Nb-B復合作用，可在少量添加其他合金元素條件下實現高強度、高韌性、可焊性和耐海水腐蝕性。

Mo、Nb、Cu與B的聯合作用如下：Mo與B聯合作用顯著推遲鐵素體轉變；Nb與B相互促進，復合加入時降低貝氏體的轉變溫度，進一步細化組織，提高基體中位錯密度；Cu與B聯合會進一步抑制貝氏體轉變前的先共析鐵素體生成；Cu可使Nb的碳化物高溫應變誘導析出加速，再結晶停止溫度升高，有利于進行非再結晶區控軋及進一步細化相轉變產物。

一種超高強船板鋼的生產方法，其特征在于該生產方法包括鐵水脫硫、轉爐頂底吹煉、真空處理、連鑄，控軋控冷，回火處理，具體工藝步驟為：