[發明專利]一種高強度高韌性鋼板及其制造方法

無效

• 申請號: 201210469693.X
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102965572A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 張愛文
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C21D8/02
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明涉及一種鋼板及其制造方法，尤其涉及一種合金鋼板及其制造方法。

背景技術

低合金高強度鋼作為一種重要的鋼鐵材料被廣泛地應用于海洋工程、軍工器械、機械及船舶制造等行業。我國工業的飛速發展以及各類軍用及民用設備的復雜化、大型化及輕量化的趨勢對于低合金高強度鋼提出了更高的要求，即用于生產制造的低合金高強度鋼板不但要求具有更大的硬度及更高的強度，而且還要求其具有良好的低溫沖擊韌性。

近幾十年來，海洋工程及船舶結構用的高強度高韌性鋼板的開發與應用發展得很快。低合金高強度鋼是在低合金高強度可焊接鋼的基礎上發展起來的，此類鋼板的使用壽命可達到傳統結構鋼板使用壽命的數倍。低強度級別的海洋工程用鋼常采用TMCP（Thermo?Mechanical?Control?Process，熱機械控制工藝）或者正火工藝生產，生產工藝較簡單；而高強度級別的海洋工程用鋼一般采用軋后直接冷卻或淬火，或者離線淬火加回火工藝生產。

現有技術中，在生產制造海洋工程及船體結構用高強度高韌性鋼板時，一般采用添加較多的Cu、Ni、Cr和Mo等貴重合金元素，生產成本較高，目前高強度高韌性鋼板開始向低成本經濟型和高成本高性能的兩個不同方向發展。國內鋼廠生產高強度鋼所加的合金元素多為V、Ti、Cr、Si、Mn、B、Re等我國資源豐富的元素，且添加量一般為≤3%。對于強度級別更高的海洋工程或船體結構用鋼，還需要補充一定量的Cu、Ni、Cr、Mo等元素用來提高鋼板的強度級別和耐腐蝕性能。近幾年我國在高強度高韌性鋼板領域的技術發展取得了長足進步，但不能提供用于-80℃甚至-100℃低溫沖擊有要求的海洋工程或船體結構用鋼。

公開號為WO200039352，公開日為2000年7月6日，名稱為“一種具有超高強度且優異的低溫韌性的鋼”的國際專利文獻，其公開了一種低溫用鋼，用較低含碳量（0.03%～0.12%）和高鎳含量(不小于1.0%)的方法生產低溫韌性好的高強度鋼，其采用較低的冷卻速率（10℃/s），其抗拉強度能達到930MPa以上。這種鋼材料的鎳含量高，并且還添加有Cu和Nb等貴金屬元素，因此生產制造成本是比較高的。

公開號為GB2132225，公開日為1984年7月4日，名稱為“生產制造強度厚鋼板”的英國專利文獻公開了一種厚度大于25mm的鋼板，其采用在熱軋后通過控制水流量來控制直接淬火的冷卻速率然后回火的方法。其組分(重量百分比)為：碳(0.04％～0.16％)、鉻(0.20～1.50％)、鎳(0.20～5.00％)、鉬(0.20～1.00％)含量均高于本專利鉻(不大于0.75％)、鎳(不大于0.40％)、鉬(不大于0.30％)含量，且至少加入V：0.03～0.15%，Ti：0.03～0.15%,Nb：0.03～0.15%中的一種。同樣，該鋼板需要添加微合金元素V、Nb。

公開號為CN1249006A，公開日為2000年3月29日，名稱為“高抗拉強度鋼及其生產方法”的中國專利文獻所涉及的鋼板主要用于生產管線，其碳含量為0.02～0.10%，錳為0.2～2.5%，需添加Cu、Ni、Cr、Mo和Nb，且其抗拉強度為900MPa左右，該鋼板在熱軋時采用低溫終軋甚至低到700℃，對軋機設備要求相應提高，軋機的負荷量大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度高韌性鋼板及其制造方法，使得該種鋼板具有較高的強度，較大的屈服強度和抗拉強度，較好的低溫沖擊韌性，優質的加工成型性及良好的冷彎性能等綜合力學性能。

為達到上述發明目的，本發明提供了一種高強度高韌性鋼板，其微觀組織為回火屈氏體組織，且其化學元素質量百分含量為：

C：0.04～0.07%，

Si：≤0.30%，

Mn：1.4～1.6%，

Al：0.02～0.04%，

Ti：0.005～0.020%，

N：≤0.006%，

余量為Fe和其他不可避免的雜質。

本發明所述的高強度高韌性鋼板，通過合理的成分設計，無需添加Cu、V和Nb等昂貴的合金元素，并少量添加Mn元素，結合改進的制造工藝從而獲得具有回火屈氏體微觀組織的鋼板。回火屈氏體是馬氏體回火后的中間產物，消除了原馬氏體組織的微觀裂紋和內應力，獲得細小的鐵素體和碳化物的混合組織特征。該種微觀組織具有較高的彈性極限和韌性級別，具有此類微觀組織的鋼板在成型后具有較大的硬度，較高的強度和較強的韌性。

本發明所述的高強度高韌性鋼板中各化學元素的設計原理如下：