[發明專利]690MPa級低成本高強韌貝氏體鋼板及其生產工藝

在審

• 申請號: 201810909176.7
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109055657A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 陳振業;陳起;孫力;趙燕青;楊浩;王會嶺;田志強
• 申請（專利權）人: 河鋼股份有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/10;C21D1/18;C21D6/00;C21D8/02;C21D9/00;C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/08;C2
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 劉偉

本發明公開了一種690MPa級低成本高強韌貝氏體鋼板及其生產工藝，鋼板化學成分組成及其質量百分含量為C：0.03～0.09%、Si：0.10～0.30%、Mn：1.50～1.80%、Nb：0.030～0.070%、Ti≤0.02%、Mo：0.10～0.40%、Ni：0.20～0.30%、Alt≤0.045%、Bt≤0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質；生產工藝包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和熱處理工序。本發明鋼板具有低焊接裂紋敏感性系數、低碳含量、低成本等特點，解決了調質鋼種的碳含量和碳當量高及焊接性能差等問題，能夠滿足我國工程機械、重載橋梁、節能車輛、管線、船舶、海洋平臺等領域用鋼要求。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種690MPa級低成本高強韌貝氏體鋼板及其生產工藝。

背景技術

低碳貝氏體鋼是國際上近年來發展起來的高強度、高韌性、焊接性能優良的新鋼種，被譽為21世紀的鋼鐵材料，是現代冶金技術發展的最新產物。早在20世紀60年代，Irwin和Pickering發現當鋼中碳的質量分數接近零時，鋼的連續冷卻轉變曲線中的貝氏體鼻子就會左移，以至于在很寬范圍的冷卻速率下形成貝氏體組織，而且在該條件下馬氏體和貝氏體組織兩者之間的強度差異達到可以忽略的程度。Coldren等人給出貝氏體開始轉變溫度與強度的線性關系，由于缺少碳的強化作用，可以通過固溶強化獲得超過690MPa的高屈服強度。另外，McEvily等人于1967年發表了有關貝氏體鋼的一份研究報告，研制出成份為0.03%C、0.7%Mn、3%Mo、3%Ni、0.05%Nb的超低碳貝氏體鋼，經熱機械控制工藝（TMCP）處理后，該鋼的屈服強度達到了770MPa，并具有良好的低溫韌性，而且該鋼種焊接性能優良，同時也強調鋼的潔凈度同超低碳一樣能改善軋制鋼板的韌性，但缺點是鋼中加入了大量的貴重合金元素，價格昂貴，沒有得到廣泛應用。美國Bcthlchcm Steel發表的關于低碳貝氏體鋼的文獻中，低碳貝氏體鋼的化學成分設計存在同樣的問題，其Cr、Mo的含量分別達到了2.23%和2.35%，不但成本較高，而且Cr、Mo含量的過度增加顯著降低了鋼的韌性，同樣沒有得到廣泛應用。

日本Nippon鋼鐵公司于20世紀80年代成功開發了寒冷地帶使用的大直徑高壓管線ULCB鋼，這種鋼的成份（質量分數）：0.02%C、2.0%Mn、0.4%Ni、0.3%Mo、0.04%Nb、0.02%Ti、0.001%B，利用Nb-B，Ti-B或Mo-Nb-B抑制多邊鐵素體形核，促進相變強化的有力作用，經控制軋制得到厚20mm的板材可以獲得550MPa級的屈服強度，并具有優異的低溫韌性，而且大幅降低了鋼中的合金含量，標志著低碳貝氏體鋼進入新的發展階段。

進入21世紀，日本和美國對ULCB鋼的研究異常活躍，日本川崎制鐵公司在2003年采用軋后直接淬火并回火工藝生產了HT780ULCB，其成分為0.02%C、0.23%Si、2.00%Mn、0.035%Al、0.013%Ti，另有一定量的Cu、Ni、Cr、Mo，冷裂紋敏感性指數Pcm=0.21%，50mm厚度鋼板的屈服強度為713MPa，抗拉強度為830MPa，延伸率為21%，Akv-40℃為179J；據最新報道，日本最近開發出了抗拉強度590MPa的橋梁和建筑用75mm特厚超低碳貝氏體鋼。

與國外相比，我國對低碳貝氏體鋼的研究開展較晚，經過近十幾年的發展，尤其是973及863項目約8年的基礎理論及應用研究，已提出了一系列中溫轉變組織超細化的新原理，發展出適合大生產的一套專利工藝技術。

上世紀末，武漢鋼鐵集團公司申請了公開號為CN1218115A的一種“銅硼系低碳及超低碳貝氏體高強度鋼”的專利，認為將鋼中的碳含量降至0.02～0.05%之間比較困難，因此最終將碳含量控制在0.08%，但沒有形成系列產品。

進入21世紀以來，隨著我國經濟的持續快速發展，各工業領域對厚規格高強韌鋼板的需求進一步擴大，由于低碳貝氏體鋼具有優良的強韌性匹配、生產工藝流程短、成本相對較低等優點，因此國內各主要鋼鐵企業都相繼開展了厚規格低碳貝氏體鋼的研制工作，并形成了一定的生產規模，積累了較豐富的經驗。