專利名稱：一種高強(qiáng)度高韌性鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低碳錳鋼板及其制造方法，尤其是一種高強(qiáng)度高韌性鋼板及其制造方 法。本發(fā)明鋼板可用于制做工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械等具備一定耐磨性能的零部件產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外工程機(jī)械用高強(qiáng)度鋼普遍采用低碳(C ^ 0. 15% )高合金的成分設(shè)計(jì)，如 HG70、HQ80、德國DILLMAX690、瑞典SUMTIN780歐洲S690以及美國A514系列鋼種，為了強(qiáng) 韌化鋼材，往往在調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼中加入較多Cr、Ni、Mo、V合金元素，使得高強(qiáng)度生產(chǎn)成本升 高，將導(dǎo)致下游裝備制造成本升高。日本JP8104943專利公開號公開了新日鐵申請的化學(xué)成分)為C :0. 05 0. 25、Si 0. 10 0. 75、Mn 0. 30 1. 60、P 彡 0. 030、S 彡 0. 030、N 0005 0014，必要時(shí) 添加一種或多種 Nb 0. 01 0. 10、Ta 0. 01 0. 10、Ti 0. 005 0. 06、Zr 0. 005 10、 Co 0. 03,V 0. 30的合金元素，在850 1000°C正火處理、在600 780 V回火，具有優(yōu)異高
溫強(qiáng)度的壓力容器用鋼及制造方法。該高強(qiáng)度鋼及其制造方法原材料含有多種貴重金屬元 素，具有高成本的的缺點(diǎn)。中國專利公開號為CN1824816A公開了一種加長型汽車大梁用鋼及其制造方法的 發(fā)明專利，其主要技術(shù)方案是在低C高M(jìn)n純凈鋼中添加Ni、V、Ti多元微合金化元素，抗拉 強(qiáng)度達(dá)到580Mpa，屈強(qiáng)比達(dá)0. 83，TSXEL = 15822 16588Mpa%，具有強(qiáng)度和成形性等良 好的綜合性能，但Ni+V+Ti添加量達(dá)0. 1%，成本高。專利公開號為CN101280390A公開了一 種高強(qiáng)度熱軋結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法的發(fā)明專利，其主要技術(shù)方案是在低C高M(jìn)n純經(jīng)凈鋼 中添加Nb微合金化元素，還加入微量的Ca ；采用轉(zhuǎn)爐冶煉、精練、連鑄機(jī)保護(hù)澆鑄及控扎控 冷工藝，通過晶粒的細(xì)化強(qiáng)化、析出強(qiáng)化，得到的高強(qiáng)度高韌性鋼板有良好的冷成型性能， 滿足汽車結(jié)構(gòu)的需要；因工藝復(fù)雜，制造成本也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度高韌性鋼板及其制造方法，以低碳錳鋼為基礎(chǔ)， 加入微量的Ti、Nb、B元素，沒有其它的貴重金屬，按普通熱軋板帶材工藝進(jìn)行軋制，軋后快 速冷卻并調(diào)質(zhì)即可，工藝簡單，因此原料和工藝成本均低廉。本發(fā)明的高強(qiáng)度高韌性鋼板及 其制造方法與現(xiàn)有鋼種相比，節(jié)約鋼中合金用量，生產(chǎn)效率高，大幅降低高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)成 本，不僅具有高強(qiáng)度高韌性同時(shí)具有一定耐磨性和可焊性。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高強(qiáng)度高韌性鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比含有C 0. 12 0. 25、Si 0. 15 0. 40、Mn :1. 00 2. 00、P 彡 0. 015、S 彡 0. 010、Cr 彡 0. 35、Ti 0. 05 0. 12,Nb 0. 01 0. 05,B 0. 0005 0. 0035,Al 0. 03 0. 06，其余為 Fe 及不可避
免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量 CEV 彡 0. 5 %，碳當(dāng)量 CEV (% ) = C+Mn/6+ (Mo+Cr+V) /5+ (Ni+Cu) /15， 其目的是為防止焊接冷裂紋產(chǎn)生，保證鋼材的可焊接性能。
本發(fā)明較好的技術(shù)方案是一種高強(qiáng)度高韌性鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比 含有 C :0. 13、Si 0. 32、Mn 1. 86、P 0. 008、S 0. 008、Cr 0. 16、Ti 0. 11、Nb 0. 050、B 0. 0021、Al 0. 058，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV為0. 49。本發(fā)明高強(qiáng)度高韌性鋼板的制造方法，其鋼板的化學(xué)成分按重量百分比含行C 0. 12 0. 25、Si 0. 15 0. 40、Mn :1. 00 2. 00、P 彡 0. 015、S 彡 0. 010、Cr 彡 0. 35、Ti 0. 05 0. 12,Nb 0. 01 0. 05,B 0. 0005 0. 0035,Al 0. 03 0. 06，其余為 Fe 及不可避 免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV < 0. 5 %，它是采用純凈鋼生產(chǎn)工藝冶煉，按普通熱軋板帶材工 藝進(jìn)行軋制，軋后快速冷卻并調(diào)質(zhì)，工藝過程為a)軋鋼工藝開軋溫度彡1080°C，控軋末三道次累計(jì)壓下率彡35%，終軋溫度 840 900°C，軋后快速冷卻到600 700°C ；b)調(diào)質(zhì)處理淬火加熱溫度860 910 V加熱，保溫時(shí)間為30min+板厚 (mm) X lmin/mm ；回火加熱溫度500 630°C，保溫時(shí)間為(30 45)min+板厚(mm) X lmin/ mm。以下詳述本發(fā)明中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、B、Al、CEV限定量的理由。C含量選擇在0. 12 0. 25%，隨著C含量的增加，鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都會(huì) 提高，耐磨性能也得到提高，但塑性和韌性降低，且碳含量越高，鋼材在焊接時(shí)出現(xiàn)冷裂傾 向越嚴(yán)重，因此，碳含量必須在0. 25%以下。Si含量選擇在0. 15 0. 40%，Si主要以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，但含量不 可過高，以免降低鋼的韌性及影響鋼的焊接性能。Mn含量選擇在1. 00 2. 00%，在低碳鋼中Mn的固溶強(qiáng)化作用十分顯著，可以提 高鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，并且不會(huì)顯著惡化鋼的變形能力，每加入1 % Mn鋼的抗拉強(qiáng) 度提高約lOOMPa，另外，2%以下Mn含量對提高鋼的焊縫韌性有利。P < 0. 015%、S < 0. 010%，鋼中P、S都是有害元素，理論上要求其含量越低越好， 按照生產(chǎn)純凈鋼工藝冶煉，才能保證本發(fā)明鋼的性能。根據(jù)需要加入適量的Cr元素，含量不大于0. 35%, Cr降低鋼的臨界淬火冷卻速 度，提高鋼的淬透性，少量Cr元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。Ti含量選擇在0. 05 0. 12%, Ti容易與C形成十分穩(wěn)定的TiC碳化物，提高奧 氏體粗化溫度。Ti起強(qiáng)化鐵素體基體的作用，從而提高鋼的強(qiáng)度。過高的Ti含量反而降低 鋼的淬透性，不利于鋼板的整體性能，因此Ti含量控制在0. 12%以下。加入微量的Nb，含量控制在0. 01 0. 05%，通過軋鋼過程中抑制奧氏體再結(jié)晶和 阻止晶粒長大，細(xì)化奧氏體晶粒，為調(diào)質(zhì)處理做好組織準(zhǔn)備。冷卻過程中Nb(C、N)微小質(zhì)點(diǎn) 析出，可以起沉淀強(qiáng)化作用。B含量控制在0. 0005 0. 0035%, B主要作用提高鋼的淬透性，抑制鐵素體晶核 的形成，延長奧氏體分解轉(zhuǎn)變的孕育期，使較厚鋼板的淬火組織也可以轉(zhuǎn)變?yōu)槿R氏體。Al含量應(yīng)控制在0. 03 0. 06%，鋼中有合適的酸溶鋁含量，控制好其穩(wěn)定性，可 以降低鋼中的氧含量及非金屬夾雜物，還可以細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度及韌性。本發(fā)明鋼及其制造方法與現(xiàn)有鋼種相比，僅有少數(shù)的合金種類和用量，且制造 工藝簡單生產(chǎn)效率高，大幅降低了高強(qiáng)度高韌性鋼的生產(chǎn)成本。本發(fā)明鋼的力學(xué)性能達(dá) 到高強(qiáng)度鋼要求，屈服強(qiáng)度RpO. 2在600Mpa以上，抗拉強(qiáng)度Rm在700 900MPa，延伸率A彡17%，沖擊韌性達(dá)到-400C KV2彡47J。
具體實(shí)施例方式一種高強(qiáng)度高韌性鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比含有C 0. 12 0. 25、Si 0. 15 0. 40、Mn :1. 00 2. 00、P 彡 0. 015、S 彡 0. 010、Cr 彡 0. 35、Ti 0. 05 0. 12、Nb 0. 01 0. 05,B 0. 0005 0. 0035,Al 0. 03 0. 06，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳 當(dāng)量 CEV ( 0. 5%，碳當(dāng)量 CEV(% ) = C+Mn/6+(Mo+Cr+V)/5+(Ni+Cu)/15，其目的是為防止 焊接冷裂紋產(chǎn)生，保證鋼材的可焊接性能。本發(fā)明較好的技術(shù)方案是一種高強(qiáng)度高韌性鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比 含有 C :0. 13、Si 0. 32、Mn 1. 86、P 0. 008、S 0. 008、Cr 0. 16、Ti 0. 11、Nb 0. 050、B 0. 0021、Al 0. 058，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV為0. 49。本發(fā)明高強(qiáng)度高韌性鋼板的制造方法，其鋼板的化學(xué)成分按重量百分比含有C 0. 12 0. 25、Si 0. 15 0. 40、Mn :1. 00 2. 00、P 彡 0. 015、S 彡 0. 010、Cr 彡 0. 35、Ti 0. 05 0. 12,Nb 0. 01 0. 05,B 0. 0005 0. 0035,Al 0. 03 0. 06，其余為 Fe 及不可避 免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV < 0. 5 %，它是采用純凈鋼生產(chǎn)工藝冶煉，按普通熱軋板帶材工 藝進(jìn)行軋制，軋后快速冷卻并調(diào)質(zhì)，工藝過程為a)軋鋼工藝開軋溫度彡1080°C，控軋末三道次累計(jì)壓下率彡35%，終軋溫度 840 900°C，軋后快速冷卻到600 700°C ；b)調(diào)質(zhì)處理淬火加熱溫度860 910°C加熱，保溫時(shí)間為30min+板厚 (mm) X lmin/mm ；回火加熱溫度500 630°C，保溫時(shí)間為(30 45)min+板厚(mm) X lmin/ mm。按照本發(fā)明高強(qiáng)度高韌性鋼板的化學(xué)成分(按重量％ )要求，在真空感應(yīng)電爐冶 煉了三批本發(fā)明的鋼，成分見表1。實(shí)施例1將鋼錠加熱到1200°C出爐軋制，開軋溫度1100°C，最后三道次累計(jì)壓下率> 35%，終軋溫度為870°C。軋制鋼板厚度20mm。調(diào)質(zhì)工藝為淬火溫度860°C，保溫時(shí)間60 分鐘；回火溫度分別為500、580、630°C，回火保溫時(shí)間60分鐘。隨后對鋼板進(jìn)行了力學(xué)性 能測試，數(shù)據(jù)見下表2。實(shí)施例2實(shí)施方式如實(shí)施例1，其中調(diào)質(zhì)工藝為淬火溫度880°C，保溫時(shí)間60分鐘；回火溫 度分別為500、580、630°C，回火保溫時(shí)間60分鐘。隨后對鋼板進(jìn)行了力學(xué)性能測試，數(shù)據(jù)見 下表3。實(shí)施例3實(shí)施方式如實(shí)施例1，其中調(diào)質(zhì)工藝為淬火溫度910°C，保溫時(shí)間60分鐘；回火溫 度分別為500、580、630°C，回火保溫時(shí)間60分鐘。隨后對鋼板進(jìn)行了力學(xué)性能測試，數(shù)據(jù)見 下表4。表1本發(fā)明實(shí)施例1 3的高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分)
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度高韌性鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比含有C0.12～0.25、Si0.15～0.40、Mn1.00～2.00、P≤0.015、S≤0.010、Cr≤0.35、Ti0.05～0.12、Nb0.01～0.05、B0.0005～0.0035、Al0.03～0.06，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV≤0.5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高韌性鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比含有C 0. 13, Si 0. 32,Mn 1. 86,P 0. 008, S 0. 008, Cr 0. 16,Ti 0. IUNb 0. 050,B 0. 002UA1 0. 058，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV為0. 49。
3.按權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性鋼板的制造方法，其鋼板的化學(xué)成分按重量百 分比含有 C 0. 12 0. 25、Si 0. 15 0. 40、Mn 1. 00 2. 00、P 彡 0. 015、S 彡 0. 010、 Cr 彡 0. 35、Ti 0. 05 0. 12、Nb 0. 01 0. 05、B 0. 0005 0. 0035、Al 0. 03 0. 06，其 余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV ( 0. 5%，它是采用純凈鋼生產(chǎn)工藝冶煉，按普 通熱軋板帶材工藝進(jìn)行軋制，軋后快速冷卻并調(diào)質(zhì)，工藝過程為a)軋鋼工藝開軋溫度>1080°C，控軋末三道次累計(jì)壓下率> 35%，終軋溫度840 900°C，軋后快速冷卻到600 700°C ；b)調(diào)質(zhì)處理淬火加熱溫度860 910°C加熱，保溫時(shí)間為30min+板厚Xlmin/mm;回 火加熱溫度500 630°C，保溫時(shí)間為30min 45min+板厚X lmin/mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度高韌性鋼板及其制造方法，主要解決現(xiàn)有的高強(qiáng)度高韌性鋼板及其制造方法成本高的缺點(diǎn)。本發(fā)明的高強(qiáng)度高韌性鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比含有C0.12～0.25、Si0.15～0.40、Mn1.00～2.00、P≤0.015、S≤0.010、Cr≤0.35、Ti0.05～0.12、Nb0.01～0.05、B0.0005～0.0035、Al0.03～0.06，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳當(dāng)量CEV≤0.5％。其制造方法是采用純凈鋼生產(chǎn)工藝冶煉，按普通熱軋板帶材工藝進(jìn)行軋制，軋后快速冷卻并調(diào)質(zhì)。獲得的鋼板，性能達(dá)到屈服強(qiáng)度≥600MPa、抗拉強(qiáng)度700～950MPa、延伸率≥17％、沖擊韌性達(dá)到-40℃KV2≥47J，而且該鋼具有一定耐磨性和可焊性，滿足機(jī)械工程使用，成本低廉。
文檔編號B21B37/74GK101948987SQ20101028883
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者尹云洋, 朱從茂, 朱玉秀, 羅國華, 范植金, 陳瑋, 陳顏堂 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司