[發(fā)明專利]一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼及制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611116358.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN106756612B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張正延;柴鋒;蘇航;羅小兵;楊才福;李麗;梁豐瑞;陳剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院;中聯(lián)先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C38/50
• 分類號(hào): C22C38/50;C22C38/48;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C21D8/02
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11386
• 代理人: 王濤,馬東偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船板鋼領(lǐng)域，特別提供了船舶及海洋工程用的一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼及制造方法。

背景技術(shù)

隨著世界造船業(yè)及海洋裝備工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)船體、海洋平臺(tái)等結(jié)構(gòu)用鋼的機(jī)械性能及安全性能提出了越來(lái)越高的要求。因在特定的海洋環(huán)境中服役，對(duì)船體、海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼除了要求達(dá)到一定的強(qiáng)度、良好的焊接性、耐大氣和海水腐蝕性外，還要求其具有較高的低溫韌性，特別對(duì)厚板截面的低溫韌性的穩(wěn)定性要求較高。

傳統(tǒng)船體結(jié)構(gòu)鋼一般是在低碳鋼(碳含量～0.20wt.％)的基礎(chǔ)上采用Ni-Cr-Mo-V系合金化技術(shù)并通過(guò)淬火回火熱處理工藝得到回火馬氏體組織來(lái)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高韌的良好匹配。但由于該類鋼碳含量較高，不但對(duì)鋼的低溫韌性十分不利，而且鋼的焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm(Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B)也較高，為避免鋼板焊后在焊接接頭處出現(xiàn)冷裂紋，鋼板需要在焊前進(jìn)行預(yù)熱，因此會(huì)提高焊接工序成本，增加焊接耗時(shí)。申請(qǐng)?zhí)枮?00710094178的發(fā)明專利描述了一種高強(qiáng)鋼及其制造方法，但由于碳當(dāng)量較高，焊接時(shí)需要較高溫度下預(yù)熱，嚴(yán)重制約了焊接進(jìn)程。近年來(lái)，為降低制造成本，同時(shí)又能進(jìn)一步改善船體用鋼的強(qiáng)韌性及焊接性，人們?cè)O(shè)計(jì)了一種低碳或是超低碳含Cu時(shí)效強(qiáng)化鋼，這種鋼主要通過(guò)降低Ni、Cr、Mo等貴重元素含量來(lái)減小合金成本，通過(guò)超低碳設(shè)計(jì)來(lái)降低碳當(dāng)量，從而提高焊接性能。該類鋼軋后一般經(jīng)固溶加時(shí)效熱處理，固溶處理時(shí)Cu全部固溶于基體中，在時(shí)效過(guò)程中以Cu單質(zhì)粒子形式析出，從而起到一定的沉淀強(qiáng)化作用來(lái)彌補(bǔ)降碳帶來(lái)的強(qiáng)度損失。

傳統(tǒng)船體結(jié)構(gòu)鋼，不論是早期的低碳(碳含量～0.20wt.％)、Ni-Cr-Mo-V系合金化鋼，還是近年來(lái)開發(fā)的低碳或是超低碳含Cu時(shí)效強(qiáng)化鋼，軋后一般均采用再加熱，然后采用淬火、回火熱處理工藝，即QT工藝，或者通過(guò)軋后直接淬火然后回火熱工藝，即DQT工藝，來(lái)獲得回火馬氏體/貝氏體組織來(lái)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高韌的良好匹配。DQT工藝不僅制造工藝流程短，節(jié)能降耗，而且通過(guò)再結(jié)晶區(qū)和非再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制后能使相變后的有效晶粒尺寸細(xì)化從而有利于提高鋼的強(qiáng)韌性。如公開號(hào)為CN1651589A的發(fā)明專利采用QT的工藝制備了一種高強(qiáng)度易焊接時(shí)效硬化鋼，但該方法所述鋼的屈服強(qiáng)度較低為520MPa，韌性考核溫度也較低，要求-40℃沖擊功≥160J。公開號(hào)為CN102021489A和CN104073731A的發(fā)明專利描述了一種通過(guò)DQT工藝來(lái)制造的超高強(qiáng)度船板鋼，但其屈服強(qiáng)度也在520MPa左右，考察沖擊功溫度均不低于-60℃。在海洋服役環(huán)境下，船體結(jié)構(gòu)鋼和海洋平臺(tái)用鋼需要承受一系列復(fù)雜的動(dòng)態(tài)載荷及船體建造和裝配所造成的應(yīng)力等因素的作用和影響，因此，在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)，必須考慮鋼材如何避免發(fā)生低應(yīng)力破壞。這就要求鋼材在塑性破壞時(shí)有足夠的韌性儲(chǔ)備，特別是要求在很低的海洋環(huán)境溫度下具有較高的低溫韌性。

現(xiàn)有技術(shù)中提高韌性的方法有兩種，一方面是提高上平臺(tái)沖擊功，另一方面是降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。通過(guò)深入研究，人們通過(guò)在再結(jié)晶區(qū)和非再結(jié)晶區(qū)大壓下量軋制來(lái)獲得扁平奧氏體，從而細(xì)化相變后貝氏體/馬氏體亞結(jié)構(gòu)，來(lái)降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。此外，還通過(guò)在淬火和回火工藝之間進(jìn)行一次兩相區(qū)淬火，來(lái)實(shí)現(xiàn)奧氏體穩(wěn)定元素的配分，在回火時(shí)獲得一定量的逆轉(zhuǎn)變奧氏體來(lái)大幅度提高鋼的低溫韌性，即QLT工藝。但再結(jié)晶區(qū)和非再結(jié)晶區(qū)大壓下量軋制后直接淬火DQ和兩相區(qū)淬火加回火LT相結(jié)合的工藝還較為少見(jiàn)。

現(xiàn)有的高強(qiáng)韌易焊接鋼技術(shù)大多數(shù)考核的沖擊韌性溫度均不低于-60℃，這已不能滿足傳統(tǒng)船體、海洋平臺(tái)等用途的鋼材在嚴(yán)寒低溫海洋環(huán)境中的服役特點(diǎn)。此外，船體用鋼、海洋平臺(tái)用鋼厚度規(guī)格較多，厚板在厚度方向具有截面效應(yīng)，即在厚板的厚度方向出現(xiàn)性能不穩(wěn)定的現(xiàn)象，特別是低溫韌性的不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響鋼板的整體性能。

本發(fā)明為解決上述問(wèn)題，提供了一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼及制造方法，滿足鋼材在嚴(yán)寒低溫海洋環(huán)境中的服役特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼及制造方法，通過(guò)對(duì)鋼板進(jìn)行軋制、熱處理工藝，解決了傳統(tǒng)船體、海洋平臺(tái)、石油管道用鋼均面臨低溫韌性不足、厚板截面韌性不穩(wěn)定的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：