專利名稱：一種低焊接裂紋敏感性調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼度板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金鋼制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低焊接裂紋敏感性調(diào)質(zhì)高強(qiáng) 度鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外具有低焊接裂紋敏感性的壓力容器用高強(qiáng)度鋼板均采用調(diào)質(zhì)狀態(tài)交 貨。國內(nèi)以調(diào)質(zhì)狀態(tài)交貨的鋼板其軋制階段一般采用奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)與奧氏體未 再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行軋制。對于采用離線調(diào)質(zhì)熱處理來說，在成分基本保持不變的條件下， 調(diào)質(zhì)前的組織結(jié)構(gòu)對最終的組織性能及其均勻性有一定程度的影響，但決定鋼板最終 組織性能的關(guān)鍵參數(shù)應(yīng)是調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)。采用現(xiàn)有的兩階段甚至三階段的軋制工藝， 其軋制過程中不可避免要經(jīng)歷較長的待溫時間，延長了鋼板高溫階段的在輥時間，即 使采用多塊鋼軋制，軋機(jī)的有效利用率也不高，其繁雜的勞動給操作工也帶來了巨大 壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低焊接裂紋敏感性調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板及其制造方法，該 鋼板具有良好的強(qiáng)韌性匹配的低焊接裂紋敏感性，生產(chǎn)方法簡單，適合大生產(chǎn)操作。
本發(fā)明的具體方案適合于采用離線熱處理生產(chǎn)的厚度規(guī)格12 30mm的鋼板。
本發(fā)明鋼板化學(xué)成分(按重量百分比)為C0.07 0.09%、 Si 0.20 0.40%、 Mn 1.20 1.40%、 Alt 0.02 0.05%、 Ni 0.30 0.50%、 Mo 0.10 0.20%、 V0.04 0.06%、 Ti0.01 0.02%，其余為Fe及不可避免的夾雜。經(jīng)控軋后得到的是鐵素體和珠光體、 甚至有少量的貝氏體組織；經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后得到的是回火屈氏體及回火索氏體組織。 另外，本發(fā)明的鋼板化學(xué)成分還必須滿足 Pcm=C+Si/3 0+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B《0.21 %; Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14《0.42% 。 本發(fā)明中各合金元素的選擇及限定量的理由詳述如下
本發(fā)明的<:含量選擇在0.07 0.09%， C的加入其作用是多方面的。在亞共析鋼 范圍內(nèi)，隨著碳含量的增加，鋼的淬透性和淬硬性均提高，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度 也會提高而延伸率和缺口沖擊韌性下降。在焊接C含量較高的鋼材時，在焊接熱影響區(qū)易出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，這將加劇焊接時產(chǎn)生冷裂紋的傾向。為使鋼板具有低的焊接裂紋 敏感性，鋼中碳含量應(yīng)不大于0.09%。為保證在具有低焊接裂紋敏感性的同時提高鋼 板的強(qiáng)度及淬透性，適宜的碳含量應(yīng)處于0.07 0.09%范圍內(nèi)。
本發(fā)明的Si含量選擇在0.20 0.40。/。， Si以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，含量不 可過高，過高的Si含量對于鋼材的韌性不利。
本發(fā)明的Mn含量選擇在1.20 1.40%，當(dāng)C含量較低時，鋼中以廉價Mn起到 的固溶強(qiáng)化作用顯得尤為重要。Mn含量過高使焊接裂紋敏感性變壞，同時由于帶來 過大的淬透性使母材韌性和接頭韌性變差。
Ni作為弱固溶強(qiáng)化元素對鋼板的沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)化溫度具有良好的影響。鋼中 加入Ni，無論是基材，還是模擬焊接熱影響區(qū)都提高了低溫韌性。含量過高時，造成 鋼板氧化鐵皮難以脫落。本發(fā)明控制Ni在0.3 0.5%范圍內(nèi)。
Mo是生產(chǎn)調(diào)質(zhì)鋼時不可缺少的重要元素之一。Mo在鋼中的主要作用包括提高鋼 板淬透性，降低鋼板的回火脆性，以及在回火加熱及回火過程中析出的Mo2C起到了 析出強(qiáng)化的作用。Mo作為貴重的合金元素其加入量不宜過多。本發(fā)明控制Mo在0.1 0.2%范圍內(nèi)。
V由于其具有較低的完全固溶溫度，可在淬火保溫過程中完全固溶，有利于鋼板 在回火過程中析出V的碳氮化物起到彌散強(qiáng)化的作用。彌散強(qiáng)化的同時必定要降低鋼 板的塑韌性，本發(fā)明V控制在0.04 0.06c/。。
加入微量的Ti，與鋼中的N形成TiN，部分凝固狀態(tài)下析出的TiN可阻止鋼坯在 加熱、焊接過程中晶粒的長大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。
鋼中雜質(zhì)元素的控制應(yīng)越少越好，通過提高鋼質(zhì)的純凈度有利于提高鋼板的沖擊 韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以及提高延伸率。本發(fā)明控制鋼中的p《0.015y。， S《0.010%。
同時，本發(fā)明的技術(shù)方案還在于提供了一種低悍接裂紋敏感性鋼板軋制及熱處理 階段的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(1) 加熱工藝為保證奧氏體晶粒細(xì)小的前提下使合金元素充分固溶，選擇的 加熱溫度為1200-125(TC,保溫時間1.5 2.5h。
(2) 軋制工藝鋼坯在奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行軋制，幵軋溫度為1100-1150'C, 終軋溫度980 1020°C，此階段各道次壓下率為10 25%，累計壓下率》60%。通過 控制軋制節(jié)奏，確保終軋溫度落入980 102(TC。軋制結(jié)束后的鋼板采用空冷。經(jīng)控 軋后得到的是鐵素體和珠光體、甚至有少量的貝氏體組織。
4(3)熱處理工藝淬火溫度為910 960'C，保溫時間為30 35min+板厚(mm) XL2min/mm;回火溫度為620 680°C，保溫時間為40 45min+板厚(mm) X L2min/mm，出爐后空冷。經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后得到的是回火屈氏體及回火索氏體組織。 本發(fā)明與兩階段或三階段軋制相比具有以下優(yōu)點
(1) 省略待溫階段，可保證鋼板軋制的連續(xù)性，在簡化工藝的基礎(chǔ)上大大縮短 塊鋼的軋制時間；
(2) 僅在高溫區(qū)軋制，降低了軋制設(shè)備能力的要求，同時縮短鋼板高溫時的在 輥時間；
(3) 軋制后得到的室溫組織為鋼板經(jīng)調(diào)質(zhì)后獲得均勻的組織提供合適的組織基礎(chǔ)。
本發(fā)明的鋼板具有良好的強(qiáng)韌性匹配，也完全滿足低焊接裂紋敏感性鋼的設(shè)計要 求，因此焊接性能優(yōu)良，可達(dá)到焊前不預(yù)熱、焊后不熱處理的要求。本發(fā)明軋制階段 采用一階段軋制的工藝進(jìn)行生產(chǎn)，大大簡化了生產(chǎn)工序，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效 率，適合大批量生產(chǎn)。
具體實施例方式
本發(fā)明的低合金高強(qiáng)鋼板材的實際成分(按重量百分比)為C0.08%、 Si0.20%、 Mnl.20o/0、 P0.007o/o、 S0.0027%、 Ni 0.45%、 Ti 0.015%、 Mo 0.123%、 V 0.057%、 Pcm為0.13%、 Ceq為0.33%，軋成12mm的鋼板。其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度546MPa， 抗拉強(qiáng)度640MPa， S 5為24°/。， 40。C橫向沖擊功160J。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法如下加熱溫度1200-1250'C,開軋溫度為1100°C，終軋溫度 985°C，軋后空冷。相應(yīng)的變形制度為80—58—42—30—22—16—12mrn。調(diào)質(zhì)工藝條 件是淬火溫度為940°C，保溫時間為45min;回火溫度為640°C，保溫時間為55min， 出爐后空冷。
權(quán)利要求
1、一種低焊接裂紋敏感性調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，化學(xué)成分重量配比為C 0.07～0.09wt％、Si 0.20～0.40wt％、Mn 1.20～1.40wt％、Alt 0.02～0.05wt％、Ni 0.30～0.50wt％、Mo 0.10～0.20wt％、V 0.04～0.06wt％、Ti 0.01～0.02wt％，其余為Fe及不可避免的夾雜；經(jīng)控軋后得到的是鐵素體和珠光體、有少量的貝氏體組織；經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后得到的是回火屈氏體及回火索氏體組織。
2、 按照權(quán)利要求1所述的鋼板，其特征在于，鋼板化學(xué)成分還必須 滿足Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B《0.21%;Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14《0.420/o 。
3、 一種制造權(quán)利要求1所述鋼板的方法，其特征在于，(1) 加熱溫度為1200-125(TC,保溫時間1.5-2.5h;(2) 軋制工藝鋼坯在奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行軋制，開軋溫度為 1100-1150°C，終軋溫度980 1020。C，此階段各道次壓下率為10 25%， 累計壓下率》60%;通過控制軋制節(jié)奏，確保終軋溫度落入980 102(TC。 軋制結(jié)束后的鋼板采用空冷；經(jīng)控軋后得到的是鐵素體和珠光體、甚至有 少量的貝氏體組織；(3) 熱處理工藝淬火溫度為910 96(TC，保溫時間為30 35min+ 板厚mmX1.2min/mm;回火溫度為620 680°C，保溫時間為40 45min+ 板厚mmX1.2min/mm，出爐后空冷；經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后得到的是回火屈氏 體及回火索氏體組織。
全文摘要
一種低焊接裂紋敏感性調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板及其制造方法，屬于低合金鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。鋼板化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.07～0.09％C、0.20～0.40％Si、1.20～1.40％Mn、0.02～0.05％Alt、0.30～0.50％Ni、0.10～0.20％Mo、0.04～0.06％V、0.01～0.02％Ti，余量為Fe及不可避免的夾雜；組織為回火屈氏體和回火索氏體。軋制時采用奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行軋制，與兩階段或三階段軋制相比具有以下優(yōu)點省略待溫階段，可保證鋼板軋制的連續(xù)性，在簡化工藝的基礎(chǔ)上大大縮短塊鋼的軋制時間；僅在高溫區(qū)軋制，降低了軋制設(shè)備能力的要求，同時縮短鋼板高溫時的在輥時間；軋制后得到的室溫組織為鋼板經(jīng)調(diào)質(zhì)后獲得均勻的組織提供合適的組織基礎(chǔ)。
文檔編號C22C38/14GK101476080SQ200810224730
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者劉建明, 劉相華, 呂延春, 斌 吳, 姜中行, 宋增強(qiáng), 張躍飛, 朱伏先, 朱志遠(yuǎn), 沈一平, 白學(xué)軍, 茹 金, 閆智平, 陳炳張, 隋鶴龍 申請人:首鋼總公司;秦皇島首秦金屬材料有限公司