[發明專利]一種屈服強度800MPa級高韌性熱軋高強鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201410503735.6
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN105506494B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 王煥榮;楊阿娜;王巍
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C33/04
• 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

本發明屬于結構鋼領域，特別涉及一種屈服強度800MPa級高韌性熱軋高強鋼及其制造方法。

背景技術

在汽車起重機、混凝土泵車以及混凝土攪拌車等工程機械行業，越來越多的企業逐步加大高強結構鋼的使用比例，在新車型的設計上采用高強減薄，同時加快產品的升級換代。目前，屈服強度在600和700MPa級別的的高強鋼已經得到了廣泛應用。而屈服強度在800MPa以上的高強鋼的應用還較為有限。600和700MPa級的熱軋高強鋼成分設計上大多采用添加高鈦進行析出強化為主，組織也多為粒狀貝氏體。高鈦型的粒狀貝氏體組織高強鋼的韌脆轉變溫度通常在-40℃左右，且沖擊性能波動較大。與此同時，有些工程機械用戶要求的使用環境在-30～-40℃之間，同時要求具有更高的強度。在此背景下，高鈦型的熱軋高強鋼不僅強度難以滿足，低溫沖擊韌性更是難以保證，這就迫切需要開發一種具有較低成本的高強度高韌性鋼材。

低碳或超低碳馬氏體是一種多尺度結構。低碳或超低碳馬氏體的強度主要取決于板條束尺寸，且與板條束尺寸之間呈Hall-Petch關系，板條束尺寸越小，鋼的強度越高，韌性越好。細小的馬氏體板條束可更為有效的阻礙裂紋的擴展，從而提高低碳或超低碳馬氏體鋼的低溫沖擊韌性。本發明正是基于超低碳馬氏體這一設計思路而提出的。

中國專利03110973.X公開了一種超低碳貝氏體鋼及其制造方法，由于其水冷后的停冷溫度在貝氏體轉變溫度Bs和馬氏體轉變溫度Ms之間或者Bs點以下0-150℃范圍內，故其強度較低，即使加入了較高含量的Cu和Ni且經過中高溫度回火，鋼板的最高屈服強度未達到800MPa，其組織主要為超低碳貝氏體；而且Cu含量超過0.4％之后必須進行回火處理，增加了工藝流程和制造成本，故采用該專利只能制造出強度較低的系列高強鋼，無法達到屈服強度800MPa以上。

中國專利201210195411.1公開一種超低碳貝氏體鋼及其制造方法，該專利的主要設計思路仍采用超低碳貝氏體，盡量不添加Cu，Ni，Cr，Mo等較為貴重的合金元素，而是采用中Mn的設計思路，即Mn含量控制在3.0-4.5％。眾所周知，Mn含量達到3％以上時，雖然鋼板的力學性能較好，但是對于鋼廠而言，如此高的Mn含量在煉鋼尤其是連鑄時是極其困難的，連鑄時鋼坯容易產生裂紋，且熱軋軋制時容易發生開裂，實用性較差；而且，其實施例4中的碳含量達0.07％以上，已經不屬于通常意義上的超低碳范疇。

發明內容

本發明的目的在于提供一種屈服強度800MPa級高韌性熱軋高強鋼及其制造方法，獲得的鋼板在室溫到-80℃的溫度范圍內仍具有非常優異的低溫沖擊韌性，-80℃沖擊功可達100J以上。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

本發明采用超低碳馬氏體的設計思路，通過Nb、Ti復合添加細化奧氏體晶粒尺寸、Cr、Mo復合添加提高淬透性和抗回火軟化能力，利用熱連軋工藝，通過直接淬火或低溫卷取工藝獲得超低碳馬氏體組織，高強度結構鋼屈服強度可達800MPa級，且具有優異的低溫沖擊韌性。

具體的，本發明的屈服強度800MPa級高韌性熱軋高強鋼，其化學成分的重量百分比：C 0.02～0.05％，Si≤0.5％，Mn 1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al 0.02～0.10％，N≤0.006％，Nb 0.01～0.05％，Ti 0.01～0.03％，0.03％≤Nb+Ti≤0.06％，Cr 0.1％～0.5％，Mo 0.1～0.5％，B 0.0005～0.0025％，其余為Fe以及不可避免的雜質。

進一步，所述熱軋高強鋼的屈服強度≥800MPa，抗拉強度≥900MPa，延伸率≥13％，-80℃沖擊功達100J以上。

本發明所述熱軋高強鋼的顯微組織為板條馬氏體。

在本發明高強鋼成分設計中：

碳是鋼中的基本元素，同時也是本發明中最重要的元素之一。碳作為鋼中的間隙原子，對提高鋼的強度起著非常重要的作用，對鋼的屈服強度和抗拉強度影響最大。通常情況下，鋼的強度越高，沖擊韌性越差。為獲得超低碳馬氏體組織，鋼中的碳含量必須保持在較低的水平。根據超低碳鋼的一般分類，碳含量應控制在0.05％以下。同時，為了保證鋼的屈服強度達到800MPa以上，鋼中的碳含量不能太低，否則鋼的強度難以保證，通常不低于0.02％。因此，鋼中比較合適的碳含量應控制在0.02-0.05％，同時輔以細晶強化等可保證鋼板具有高強度和良好的沖擊韌性匹配。