[發(fā)明專利]屈服強(qiáng)度690MPa級低屈強(qiáng)比抗震鋼及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310714106.3
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103710622A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昭東;孫新軍;張正延;王小江;雍岐龍
• 申請（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C38/38;C22C38/32;C22C38/14;C22C38/58;C22C38/54;C21D8/00;C21D1/26
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑用結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種屈服強(qiáng)度690MPa級低屈強(qiáng)比抗震鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

因抗震性好、空間利用率大、設(shè)計(jì)靈活美觀、可循環(huán)利用、建造周期短、質(zhì)量可靠易控制，鋼結(jié)構(gòu)建筑已大量出現(xiàn)。國內(nèi)屈服強(qiáng)度460MPa級別以下、國外抗拉強(qiáng)度590MPa級別以下的抗震建筑結(jié)構(gòu)用鋼中厚板已普遍應(yīng)用和推廣。高層、大跨度、安全性高、節(jié)約環(huán)保是現(xiàn)代大型建筑的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，抗震建筑用結(jié)構(gòu)用鋼朝更高強(qiáng)度級別發(fā)展，從而使鋼板降重減厚，可以節(jié)約資源與能源、降低建筑材料成本、減少焊接金屬和焊接工作量。

目前，屈服強(qiáng)度550MPa和690MPa級別的抗震建筑結(jié)構(gòu)用鋼是研發(fā)和應(yīng)用熱點(diǎn)。建筑結(jié)構(gòu)用鋼板國標(biāo)GB/T19879-2005尚未對以上兩種強(qiáng)度級別的鋼種進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化要求。然而，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010對抗震建筑結(jié)構(gòu)用鋼進(jìn)行了無強(qiáng)度級別差異的力學(xué)性能要求：鋼材的屈服強(qiáng)度實(shí)測值與抗拉強(qiáng)度實(shí)測值的比值不應(yīng)大于0.85；鋼材應(yīng)有明顯的屈服臺階，且伸長率不應(yīng)小于20%；鋼材應(yīng)有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。此規(guī)范要求比建筑結(jié)構(gòu)用鋼板國標(biāo)GB/T19879-2005的要求更嚴(yán)格。要達(dá)到以上規(guī)范力學(xué)性能要求成為屈服強(qiáng)度550MPa和690MPa級別的抗震建筑結(jié)構(gòu)用鋼的技術(shù)難點(diǎn)。特別是屈服強(qiáng)度690MPa級別的抗震建筑結(jié)構(gòu)用鋼，按照GB50011-2010規(guī)范要求，低屈強(qiáng)比要求其抗拉強(qiáng)度達(dá)到900MPa左右，強(qiáng)塑積達(dá)到18GPa%左右，通過特殊的、苛刻熱處理的薄板鋼如TRIP鋼、Q&P鋼可以達(dá)到，而達(dá)到這一性能的中厚板尚未見報(bào)道。

借鑒薄板鋼控制一定量的殘余、亞穩(wěn)奧氏體進(jìn)行增塑的思路和亞穩(wěn)奧氏體增韌的原理（參見文獻(xiàn)：J.W.Morris,Jr.,Z.Guo,C.R.Krenn?and?Y.-H.Kim.The?Limits?of?Strength?and?Toughness?in?Steel.ISIJ?International,Vol.41(2001),No.6,pp.599-611.），本發(fā)明鋼采用復(fù)合微合金化設(shè)計(jì)，結(jié)合控軋控冷和γ+α兩相區(qū)二次等溫?zé)崽幚砉に嚕@得了多相、多尺度、亞穩(wěn)組織，達(dá)到了屈服強(qiáng)度690MPa級的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的力學(xué)性能要求，可以在抗震建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種屈服強(qiáng)度690MPa級低屈強(qiáng)比抗震鋼及制造方法，在化學(xué)成分上，采用低碳和奧氏體化穩(wěn)定元素Mn、Ni和Cu的復(fù)合合金化設(shè)計(jì)，微Ti處理、Nb+V復(fù)合微合金化，控制軋制細(xì)化晶粒，低Mo+B微合金化處理提高淬透性，然后在γ+α兩相區(qū)范圍內(nèi)不同溫度下進(jìn)行二次等溫處理，促使微合金第二相沉淀強(qiáng)化細(xì)晶回火馬氏體組織，同時促進(jìn)奧氏體穩(wěn)定元素C、Mn、Ni、Cu等元素從α基體擴(kuò)散至γ相中的“配分”過程，最終獲得一定數(shù)量在基體中彌散分布的亞穩(wěn)奧氏體相，從而獲得高屈服強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比和高延伸率的綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明提供的屈服強(qiáng)度690MPa級低屈強(qiáng)比抗震建筑結(jié)構(gòu)用鋼的化學(xué)成分和含量為：C：0.05～0.13wt.%、Si：0.00～0.50wt.%、Mn：1.50～2.50wt.%、P：<0.012wt.%、S：<0.006wt.%、Mo：0.15～0.50wt.%、Nb：0.02～0.12wt.%、V：0.00～0.15wt%、Ti：0.01～0.025wt.%、B：0.0010～0.0030wt.%、Al：0.01～0.06wt.%，余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。鋼中合金元素的總添加量應(yīng)不大于5%，均為重量百分?jǐn)?shù)。在上述成分基礎(chǔ)上再加入以下一種或多種合金元素：Cu：0.00～0.80wt%、Cr：0.00～0.50wt%、Ni：0.00～1.00wt%，并且，鋼中合金元素的總添加量應(yīng)不大于5%。

本發(fā)明各元素的作用及配比依據(jù)如下：

碳：碳是關(guān)系強(qiáng)度的最重要的元素之一，它具有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用，也是微合金納米第二相的必要元素，顯著提高淬透性，起相變強(qiáng)化作用；另外它還是奧氏體穩(wěn)定化元素之一，γ+α兩相區(qū)等溫時它將富集于奧氏體中，提高奧氏體穩(wěn)定性，有利于亞穩(wěn)奧氏體的最終獲得。本發(fā)明鋼的碳含量范圍為0.05～0.13wt.%，碳含量低于0.05wt.%，淬透性不好且所獲得的亞穩(wěn)奧氏體數(shù)量過少，無法起到相變增塑和增韌作用；碳含量高于0.13wt.%，滲碳體過多，對沖擊韌性和焊接性能不利。