[發明專利]低溫韌性優異的非調質低裂紋敏感性鋼板及其生產方法

無效

• 申請號: 201210113817.0
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102605293A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 郭慧英;張宇;許紅梅;何玉春;王銀柏
• 申請（專利權）人: 江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;C21D8/02
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技術領域

本發明屬于屬低合金高強鋼制造領域，特別涉及一種低溫韌性優異的非調質低裂紋敏感性鋼板及其生產方法。

背景技術

由于能夠簡化焊接工藝和提高焊接效率，低焊接裂紋敏感性鋼廣泛應用于水電站壓力鋼管、工程機械、鐵路、橋梁及高層建筑等對焊接性要求較高的領域。

目前，610MPa級別鋼板(抗拉強度＞610MPa，屈服強度＞500MPa)是市場上應用量最大的品種之一，該類鋼板一般只能滿足-20℃沖擊功要求(D級)；但隨著極寒地區能源工程建設的興起，市場急需能夠滿足-60℃沖擊功(F級)要求的鋼板，以保證工程結構安全。

在本發明前，專利CN1396294、CN101096738、CN1932063和CN101096738涉及的鋼種普遍采用調質或回火等熱處理工藝生產，能耗及成本高，且在保證板型和表面質量方面投入大。專利CN101481774采用熱機械軋制及控制冷卻技術，省去了后續熱處理過程，縮短了生產流程；但同時該專利技術有以下兩個缺點：1)精軋開軋溫度過低，軋機負荷大，板形控制難度大；2)添加的硼(B)容易發生偏聚，常常會導致鋼板化學成分不均勻和性能不穩定，影響成材率。此外，上述專利鋼種只能滿足D級沖擊韌性要求。專利CN?101619423A公開了一種高強韌低屈強比易焊接結構鋼板及制造方法，雖然其沖擊韌性可滿足-40℃要求(E級)，但由于其焊接裂紋敏感性指數高達0.21％，因此并不屬于低裂紋敏感性鋼。

綜上，目前市場上還沒有能夠滿足F級沖擊韌性要求的低裂紋敏感性鋼板，尤其是強度610MPa級別鋼種。

發明內容

本發明的目的是提供一種低溫韌性優異的非調質低裂紋敏感性鋼板及其生產方法。該發明鋼板綜合性能優良，抗拉強度＞610MPa、屈服強度＞500MPa、Akv-60℃≥178J、焊接裂紋敏感指數Pcm≤0.18％、抗裂性能好、冷熱加工能力好，可應用于極寒地區能源工程建設。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供的低溫韌性優異的非調質低焊接裂紋敏感性鋼板包括的化學成分(按重量百分比)：C?0.05～0.09％，Si?0.15～0.30％，Mn?1.40～1.70％，P≤0.015％，S≤0.007％，Ni?0.10～0.15％，Cr?0.10～0.18％，Mo?0.10～0.20％，Nb?0.02～0.04％，V?0.02～0.05％，Ti?0.01～0.02％，Al≤0.03％，N?0.003～0.007，余量為Fe及不可避免雜質；鋼的化學成分還必須滿足：Ti/N在2.0～3.0之間；

Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B≤0.18％。

發明鋼中各化學元素限定量的理由詳述如下：

C：雖可提高強度，但對焊接性能和低溫韌性不利，含量越高，焊接性能越差；降低含量既可降低Pcm指數，也可提高焊接性能，因此本發明C含量控制為0.05～0.09％。

Si：主要以固溶強化形式提高鋼材強度，但過多加入會導致鋼的韌性降低，本發明Si含量控制為0.15～0.30％。

Mn：提高強度和韌性的有效元素，對貝氏體轉變有極大的促進作用，在低碳條件下效果更顯著。但Mn含量過高，如大于2％時對韌性有害，本發明Mn含量控制為1.40～1.70％。

P、S：雜質元素，本發明P、S含量控制為P≤0.015％，S≤0.007％。

Nb：顯著提高奧氏體非再結晶溫度，同時能細化晶粒，改善鋼材的強度和韌性；極微量的Nb就能顯著細化鋼板晶粒并提高強度，本發明Nb含量控制為0.02～0.04％。

Ti：主要作用是固氮，形成一定數量和尺寸TiN粒子來抑制焊接過程中粗晶熱影響區奧氏體晶粒的粗化，達到改善焊接熱影響區的沖擊韌性；其含量控制在0.01～0.02％較適宜。

N：主要作用是與Ti結合生成一定數量和尺寸TiN粒子來改善焊接熱影響區的沖擊韌性；其含量控制在0.003～0.007％，且Ti/N重量比在2.0～3.0之間效果最好。

Ni：主要用于改善低溫韌性。作為貴重元素，含量過高時導致煉鋼成本大幅增加，本發明Ni含量控制為0.10～0.15％。

Cr、Mo：提高鋼的淬透性以提高鋼的強度，根據強度要求，本發明Cr、Mo含量控制為Cr?0.10～0.18％，Mo?0.10～0.20％。

V：強碳化物形成元素，通過細化晶粒與碳化物的形成提高鋼材強度，本發明V含量控制為0.02～0.05％。