專利名稱：一種復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高強度中厚板鋼技術領域，特別是涉及一種復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板及其生產(chǎn)方法，尤其是一種無需添加Ni、Mo、Cu等貴重金屬元素、采用控制軋制+超快速冷卻工藝、組織為貝氏體(B)+ (1-590MA生產(chǎn)出的復相型低碳貝氏體高強度鋼。該生產(chǎn)方法適用于配備UFC系統(tǒng)的寬厚板生產(chǎn)線。
背景技術：
低碳貝氏體鋼是一類高強度、高韌性、多用途型鋼種，具有較高的屈服強度、抗拉強度、良好的延伸性能、冷彎性能、焊接性能和抗沖擊性能等，主要應用在煤機、工程機械、船板、橋梁等各個領域。
在本發(fā)明之前，專利號201110027503. 4的發(fā)明，提供了一種高性能低碳貝氏體鋼及生產(chǎn)方法，采用Cr-Mo-Nb-Nb-Ti的微合金化設計，采用兩階段控軋，隨后進行加速冷卻，之后空冷。不足之處是采用O. 1%-0. 5%Mo元素來阻礙先析鐵素體的形核和長大過程，抑制鐵素體轉變，但是Mo元素屬于貴重金屬，價格昂貴，對于控制合金成本不利。專利號200810030404. X公開了一種高強度微合金低碳貝氏體鋼及其生產(chǎn)方法，采用Ni+Cr+Mo+ Nb+V+Ti的微合金化設計，采用回火熱處理。不足之處為(I)采用O. 1-0. 15%Ni、0. 1-0. 15%Mo 和 O. 0008-0. 002%B,Ni 和 Mo 同屬貴重金屬，增加合金成本；(2)軋后采用回火處理，不但增加工序成本，還增加生產(chǎn)周期。專利200810022600. 2 一種高強度低溫用低碳貝氏體鋼及其生產(chǎn)工藝，采用Nb+Mo+Ti的微合金化設計，軋后采用高溫回火處理，不足之處同樣為采用O. 1-0. 5%Mo和回火處理，分別提高鋼板的合金成本和工序成本，且生產(chǎn)周期增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板及其生產(chǎn)方法，不采用貴重金屬元素，不采用熱處理方式，降低貝氏體鋼板的合金成本和工序成本，縮短生產(chǎn)周期，加入適量適當?shù)奈⒑辖鹪?，采用控制軋?UFC冷卻方式，采用貝氏體+ (1-5%) MA來生產(chǎn)復相型低碳貝氏體高強度鋼。本發(fā)明設計的復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板，該鋼板的化學成分按重量百分比為 C :0. 04-0. 1%, Si 0. 3-0. 55%, Mn 1. 5-2. 0%, P^O. 015%, S ^ O. 015%, Al 0. 02-0. 05%,Nb :0. 05-0. 10%,Ti :0. 05-0. 10%,Nb+Ti ( O. 15%，余量為Fe及不可避免的夾雜。組織為貝氏體(B)+ (1-5%) MA0本發(fā)明可以在C-Mn鋼基礎上添加Nb和Ti元素，且Nb+Ti ( O. 15% ;鋼板厚度規(guī)格為 16mm-40mm。本發(fā)明中選擇的成分設計中，各元素的作用如下C :選擇為O. 04-0. 1%。碳含量對鋼材的強度、韌性和焊接性能都有影響。必要的碳含量起到固溶強化的作用，與加入的Nb、Ti元素作用，析出微合金碳化物，起到抑制再結晶和析出強化的作用；較低的碳含量下，板條貝氏體內的滲碳體細小，不呈現(xiàn)連續(xù)分布，韌性佳；更重要的是較低的碳含量可以保證鋼板具有良好的焊接性能。硅選擇為O. 3-0. 5%。Si是煉鋼脫氧的必要元素，且以固溶強化形式提高鋼的強度；含量太低脫氧效果不佳，含量太高會降低韌性，可焊性較差。錳選擇為I. 5-2. 5%。Mn是固溶強化和提高鋼板抗拉強度的最重要元素，對貝氏體轉變有較大的促進作 用，且成本低廉，本發(fā)明中把Mn左右主要合金元素。鋁選擇為Al :0. 02-0. 05%。Al為脫氧元素，形成AlN有效硅細化晶粒，與Si相似，含量不足，脫氧效果很差，太高則影響韌性。Nb :選擇為O. 05-0. 10%。Nb能夠有效地抑制奧氏體再結晶，提高再結晶溫度，擴大未再結晶區(qū)范圍，為精軋階段控制軋制加大壓下量來細化最終組織提供保證。其中，固溶鈮的細小碳氮化物對奧氏體晶界及亞結晶起到釘扎拖曳作用，在冷卻過程中，部分固溶鈮可以在貝氏體中析出碳氮化物，起到析出強化的作用。Ti :選擇為O. 05-0. 10%。鈦除了固定氮元素，還可以阻止加熱、軋制和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。另外，鋼中固溶的鈦可以在冷卻過程中以碳氮化物的形式析出，起到阻止晶粒長大和彌散析出強化作用。磷和硫選擇為彡O. 015%。P、S均為有害元素，危害鋼板的韌性。本發(fā)明的制造工藝包括冶煉、控軋控冷；在工藝中控制的技術參數(shù)如下(I)冶煉采用真空感應電爐冶煉，澆注成鑄坯；(2)控制軋制加熱溫度設定為118(Tl250°C，加熱時間為3. 5-4. 5h，使鑄坯奧氏體化，碳氮化物溶解，且溫度不至于太高導致奧氏體晶粒粗大；軋制采用兩階段控制軋制技術第一階段為粗軋階段，其開軋溫度1140°C ±30°C，道次壓下率為20_35%，盡量在4-5道次完成，實現(xiàn)奧氏體晶粒的充分細化；軋件中間待溫厚度按照成品厚度的2倍 3倍控制；第二階段為精軋階段奧氏體未再結晶區(qū)開軋溫度880°C -900°C，軋制總壓下率50%-65%，終軋溫度控制在800-850°C ；奧氏體未再結晶區(qū)開軋溫度880°C -900°C，盡量加大變形量，使得相變前奧氏體晶粒充分破碎，位錯密度、亞結構等充分引入，為相變后組織、Nb和Ti的碳化物析出提供更多的形核點，實現(xiàn)相變后組織和析出物均勻細小，起到很好的細晶強化和析出強化。(3)采用UFC (控制冷卻方式，終冷溫度控制在500-600°C，冷卻速度控制在30-40 0C /s。(4)超快速冷卻后，鋼板空冷至室溫。本發(fā)明采用UFC (超快冷)技術。超快冷技術提高軋制鋼材性能的一個重要技術措施，也是本發(fā)明控制冷卻工藝的核心環(huán)節(jié)之一。通過加快軋制后的冷卻速度，不僅可以抑制晶粒的長大，而且可以獲得高強度高韌性所需的超細鐵素體組織或者貝氏體組織。鋼板以20-400C /s的冷卻速度，冷至500°C _600°C，出水后空冷，在此超快速冷卻技術下，奧氏體發(fā)生貝氏體轉變，形成微細的貝氏體板條組織，板條細小，滲碳體細小斷續(xù)彌散分布，(1-5%)MA組織尺寸細小，彌散分布，起到很好的強化作用。
本發(fā)明引進(1-5%) MA組織。MA組織硬度大，強度高，但傳統(tǒng)的MA組織對韌性影響很大，粗大的MA組織更是降低鋼板的低溫沖擊韌性。但是本發(fā)明，通過采用組織超細化技術和超快速冷卻技術，將MA含量控制在1_5%，使得MA組織即發(fā)揮高強度作用，也發(fā)揮晶粒細化對強度和韌性的正向作用。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明采用高Nb高Ti合金設計,不采用Ni、Mo和Cu等貴重金屬元素,合金成本低，節(jié)約社會資源，滿足綠色環(huán)保設計理念。本發(fā)明采用控制軋制+UFC (超快速冷卻)技術，不采用淬火和回火等熱處理技術，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)周期短。根據(jù)本發(fā)明提供的化學成分和生產(chǎn)方法，可以成功并穩(wěn)定地生產(chǎn)具有優(yōu)良強韌性的高性價比高強鋼，厚度規(guī)格16-40mm，屈服強度RpO. 2 550_620Mpa，Rm670-750Mpa,-20°C V型缺口夏比沖擊功> 40J，適用于工程機械、煤機行業(yè)、船板、橋梁等領域。


圖I為16mm中厚鋼板組織貝氏體+MA照片。圖2為40mm中厚鋼板組織貝氏體+MA照片。圖3為16mm中厚鋼板組織I. 33%MA照片。圖4為40mm中厚鋼板組織2· 63%MA照片。
具體實施例方式實施實例I :本實施實例為規(guī)格16mm的復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板的生產(chǎn)工藝，其成分重量百分比如表I :表I化學成分
權利要求
1.一種復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板，其特征在于該鋼板的化學成分按重量百分比為 C 0. 04-0. 1%，Si 0. 3-0. 55%, Mn 1. 5-2. 0%, P 彡 O. 015%, S 彡 O. 015%, Al O.02-0. 05%, Nb 0. 05-0. 10%, Ti 0. 05-0. 10%, Nb+Ti ( O. 15%，余量為 Fe 及不可避免的夾雜；組織為貝氏體+ (1-5%) MA。
2.如權利要求I所述的復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板，其特征在于在C-Mn鋼基礎上添加Nb和Ti元素，且Nb+Ti ( O. 22%。
3.如權利要求I所述的復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板，其特征在于鋼板厚度規(guī)格為 16mm-40mm。
4.一種生產(chǎn)如權利要求I所述的復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板的生產(chǎn)方法，工藝包括冶煉、控軋控冷；其特征在于工藝中控制的技術參數(shù)為 (O冶煉采用真空感應電爐冶煉，澆注成鑄坯； (2)控制軋制 鋼坯加熱溫度118(Tl250°C，加熱時間為3. 5-4. 5h，使鑄坯奧氏體化，碳氮化物溶解，且溫度不至于太高導致奧氏體晶粒粗大； 采用兩階段控制軋制 第一階段為粗軋階段，其開軋溫度1110°C 1170°C，道次壓下率為20-35%，盡量在4_5道次完成，實現(xiàn)奧氏體晶粒的充分細化；軋件中間待溫厚度按照成品厚度的2倍 3倍控制； 第二階段為精軋階段奧氏體未再結晶區(qū)開軋溫度880°C -900°C，軋制總壓下率50%-65%，終軋溫度控制在800-850°C ； (3)采用UFC(控制冷卻方式，終冷溫度控制在500-600°C，冷卻速度控制在30_40°C /s ； (4)超快速冷卻后，鋼板空冷至室溫。
全文摘要
一種復相型低碳貝氏體高強度中厚鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于高強度中厚板鋼技術領域。鋼板化學成分按重量百分比為C0.04-0.1%，Si0.3-0.55%，Mn1.5-2.0%，P≤0.015%，S≤0.015%，Al0.02-0.05%，Nb0.05-0.10%，Ti0.05-0.10%，Nb+Ti≤0.15%，余量為Fe及不可避免的夾雜。該鋼無需添加Ni、Mo、Cu等貴金屬元素，軋后無需熱處理，采用控制軋制和UFC工藝制度，獲得細化貝氏體和1%-5%MA組織，可以成功并穩(wěn)定地生產(chǎn)具有優(yōu)良強韌性的高性價比復相型高強度中厚鋼板，厚度規(guī)格16-40mm，屈服強度Rp0.2 550-620Mpa，Rm 670-750Mpa，-20℃V型缺口夏比沖擊功≥40J，適用于工程機械和煤機行業(yè)等領域。
文檔編號C21D8/02GK102899562SQ201210422488
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權日2012年10月29日
發(fā)明者張?zhí)K淵, 鄒揚, 劉春明, 姜中行, 麻慶申, 王海寶, 朱振華 申請人:首鋼總公司