[發明專利]低成本可大熱輸入焊接高強韌性鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201310244706.8
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103320719A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 劉自成;徐國棟;李先聚
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/54;C21D8/02
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及低碳低合金鋼，特別涉及低成本可大熱輸入焊接高強韌性鋼板及其制造方法，其屈服強度≥550MPa、抗拉強度≥650MPa、-20℃的Charpy沖擊功(單個值)≥100J，低成本可大熱輸入焊接、高強韌性。

背景技術

低碳(高強度)低合金鋼是最重要工程結構材料之一，廣泛應用于石油天然氣管線、海洋平臺、造船、橋梁結構、鍋爐容器、建筑結構、汽車工業、鐵路運輸及機械制造之中；低碳(高強度)低合金鋼性能取決于其化學成分與制造工藝，其中強度、韌性、塑性及焊接性是低碳(高強度)低合金鋼最重要的性能，它最終決定于成品鋼材的顯微組織狀態；隨著冶金科技、現場控制技術不斷地向前發展，人們對高強鋼的韌性、塑性、焊接性提出更高的要求；即鋼板在低溫狀態下，具有高強度、高延伸率、抗脆性斷裂及塑性失穩斷裂能力的同時，鋼板焊接性能優良；并且在較低的制造成本條件下，大幅度地提高鋼板的綜合機械性能和使用性能，以減少鋼材的用量節約成本，減輕鋼構件的自身重量、穩定性和安全性，更為重要的是為進一步提高強鋼冷、熱加工性及服役過程中的安全可靠性。

目前日韓歐盟范圍內掀起了發展新一代高性能鋼鐵材料的研究高潮，力圖通過合金組合設優化計和革新制造工藝技術獲得更好的顯微組織匹配，超細化組織與結構，在不大量添加貴重合金元素(如Cu、Ni、Mo等)，通過合金組合設計優化和革新TMCP工藝技術獲得更好的組織匹配，從而得到更高的強韌性、強塑性匹配和更優良的焊接性。

傳統的抗拉強度≥650MPa的高強度鋼板主要通過淬火加回火(Q+T)，即所謂調質方法來生產，這就要求鋼板中心部位必須具有足夠高的淬透性，即淬透性指數DI≥1.2鋼板厚度，其中DI＝0.311C^1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)，以確保鋼板具有足夠高的強度、優良的低溫韌性及沿鋼板厚度方向的顯微組織與性能的均勻，因此不可避免地向鋼中加入一定量的Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素，這類鋼板中的Mo與Ni含量的總和一般要控制在≥0.50％，尤其貴重元素Ni含量要控制在≥0.60％以上(如日本專利昭59-129724、平1-219121)，因為Ni元素不但能夠提高鋼板的強度和淬透性，降低相變溫度細化貝氏體/馬氏體板條團晶粒尺寸；更重要的是Ni唯一能夠改善貝氏體/馬氏體板條本身低溫韌性的元素。如此，鋼板的合金含量較高，碳當量Ceq和焊接冷裂紋敏感指數Pcm也較高，這給現場焊接帶來較大的困難，焊前需要預熱，焊后需要熱處理，焊接成本升高、焊接效率降低、焊接現場工作環境惡化?，F有大量專利文獻只是說明如何實現母材鋼板的強度和低溫韌性，就改善鋼板焊接能性，獲得優良焊接熱影響區HAZ低溫韌性說明較少，更沒有涉及如何確保不添加強淬透性Mo元素改善鋼板中心部位淬透性，以保證鋼板強度、韌性及沿鋼板厚度方向強度、韌性均勻性，如日本專利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平開4-285119、特平開4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246、及美國專利US?Patent4855106、US?Patent5183198、US?Patent4137104。

目前改善大線能量焊接鋼板熱影響區(HAZ)韌性的主要技術有“氧化物冶金技術”(美國專利US?Patent4629505、WO01/59167A1)、“Ti-B處理技術”(日本專利特公昭59-2733、特公昭59-3537、特愿昭56-127555、特愿昭56-209177)、“REM(O，S)與BN復合技術”(《鉄と鋼》，1975，Vol.61，S598，《鉄と鋼》，1977，Vol.63，S303，《TMS-AIME》1979，P181)及“超低N-高Al-微Ti處理”(《日本溶接學會志》，1982，Vol.51(2)，118)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低成本可大熱輸入焊接高強韌性鋼板及其制造方法，在獲得優異的母材鋼板低溫韌性、高的抗拉強度、強韌性與強塑性匹配的同時，鋼板可以承受大熱輸入焊接；成品鋼板屈服強度≥550MPa、抗拉強度≥650MPa、-20℃的Charpy沖擊功(單個值)≥100J，成品鋼板的顯微組織為細小的貝氏體組織，平均晶團尺寸在15μm以下；特別適用于工程機械、橋梁結構、海洋采油平臺及原油儲罐等。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：