本發(fā)明屬于鋼鐵材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種800MPa級的船舶用鋼及其制備方法。尤其涉及一種800MPa級NDTT低于-80℃的船舶用鋼及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著造船工業(yè)的發(fā)展，對船舶用鋼材料的強度、韌性、焊接性以及表面質(zhì)量性能的要求不斷提高。特別是對于遠海航區(qū)的萬噸級以上船舶，為了減輕自重提高載荷，其船體需采用高強度鋼板；同時為了保證船舶的安全性以及可靠性，要求船板在低溫服役環(huán)境下具有良好的韌性及較低的NDT溫度。

目前屈服強度高于700MPa級高強鋼的生產(chǎn)方法主要包括兩類：一類是低碳貝氏體鋼系列，多通過加入Mo、Ni、Cr等合金元素以提高固溶強化效果，另一類鋼板主要采取加入Ti、Nb、V微合金化元素，通過析出強化以及細晶強化來提高強度。另一方面，Ni是提高鋼鐵材料的低溫韌性效果最好的元素，因此根據(jù)Ni含量的不同發(fā)展了1.5Ni、3.5Ni、5Ni以及9Ni等不同級別的低溫用鋼，這些鋼種多為低溫壓力容器用鋼。

專利號為CN102644030B提供了一種800MPa級低溫用鋼的生產(chǎn)方法，該鋼種采取低C高Si、Mn、Cr以及Nb、Ti微合金化的成分設計，具體成分為C：0.04～0.14％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.0～1.80％，Als：0.015～0.05％，P≤0.01％，S≤0.008％，Cr：0.10～0.50％，Ti：0.01～0.03％，Nb：0.10～0.50％，B：0.0008～0.0020％，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。采取兩階段軋制，軋后在線淬火+回火的工藝處理。該專利所述工藝下，屈服強度大于800MPa，延伸率大于18％，-60℃沖擊功大于170J。從該專利從強度及沖擊韌性指標來看較優(yōu)，但該專利未研究其NDTT性能。

專利號為CN104388838A提供了一種壓力容器用5Ni鋼板的生產(chǎn)方法，該鋼種化學成分如下，C：0.07～0.10％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.70～0.80％、P≤0.008％、S≤0.003％、Ni：4.90～5.25％、Alt：0.020～0.050％、Sn≤0.015％、Sb≤0.003％。該專利所述工藝下生產(chǎn)的5Ni鋼屈服強度大于450MPa，抗拉強度大于590MPa，斷后延伸率大于25％，～125℃沖擊功均值高于180J。雖然該專利低溫韌性良好，但其屈服強度偏低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種800MPa級的船舶用鋼及其制備方法，解決了遠海航區(qū)船舶用鋼材要求高強度、韌性好、止裂性能優(yōu)良的問題。實現(xiàn)了在寬厚板線上采用控軋+調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)船舶用鋼，達到屈服強度≥800MPa、抗拉強度≥900MPa、斷后延伸率≥17％、-84℃沖擊功≥130J、NDTT≤-80℃，鋼板厚度規(guī)格為20～40mm。

一種800MPa級的船舶用鋼，其中，化學成份重量百分比為：C：0.05～0.10％、Si：0.10～0.25％、Mn：0.20～1.0％、P≤0.015％、S≤0.010％、B≤0.0015％、Ni：3.5～5.5％、Cr：0.3～0.9％、Mo：0.2～0.7％、V：0.02～0.13％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。

一種800MPa級的船舶用鋼的制備方法，具體步驟及參數(shù)如下：

1、加熱制度：將鋼坯加熱至1150～1200℃，保溫2.5～3.5h；

2、軋制工藝：采用控軋工藝，軋制過程分為兩個階段，再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制；再結(jié)晶區(qū)階段軋制開軋溫度為1070～1120℃，累計壓下率≥50％，中間坯待溫厚度為2～4倍成品厚度；待溫至850～890℃進行未再結(jié)晶區(qū)軋制，終軋溫度為800～840℃，未再結(jié)晶累計壓下率≥20％；

3、軋后冷卻工藝：軋后冷卻工藝為兩種,即軋后空冷至室溫，或軋后水冷至420～470℃，水冷冷卻速度為10～15℃/s。

4、淬火+回火的調(diào)質(zhì)熱處理工藝：淬火溫度為880～930℃，保溫時間為2.5min/mm·t，后水淬；回火溫度為610～650℃，保溫時間為3min/mm*t，然后空冷至室溫，其中t為成品厚度。

本發(fā)明的成分設計思路如下：C含量:0.05～0.10wt％，既保證鋼板具有一定的固溶強化效果，而且相對較低的碳含量使得該鋼種具有較低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度以及良好的焊接性；較高的Ni:3.5～5.5wt％含量，可以減小低溫時位錯在基體中運動的阻力，同時提高層錯能，抑制低溫時位錯的大量形成，促進低溫時位錯的交滑移，使得裂紋擴展的消耗功增加，降低鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，從而顯著改善材料的低溫韌性；V：0.02～0.13wt％的加入一方面可以與C和N形成強化相，從而保證材料的強度，同時V的加入可以保證調(diào)質(zhì)后材料的硬度穩(wěn)定性；Mn、Mo及Cr元素的加入起到固溶強化的作用，同時改善材料的淬透性；嚴格控制鋼水的純凈度，避免雜質(zhì)元素P、S對鋼板的力學性能及低溫韌性的影響。

本發(fā)明的工藝設計思路如下：第一階段再結(jié)晶區(qū)軋制采用較高的壓下率，保證鋼板的致密性以及原奧氏體晶粒的均勻性；第二階段未再結(jié)晶區(qū)軋制采用控軋工藝，保證組織晶粒細??；通過合理的調(diào)質(zhì)工藝，保證鋼板兼具高強度及良好的低溫韌性。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，生產(chǎn)的鋼板強度高、塑性好及止裂性能優(yōu)良的特點，具體體現(xiàn)在：屈服強度≥800MPa，抗拉強度≥900MPa，斷后延伸率≥17％，-84℃沖擊功≥130J，NDTT≤-80℃。

附圖說明

圖1為實施例1的顯微組織圖。

具體實施方式

實施例1

鋼坯的化學成分重量百分比包括，C：0.081％，Si：0.22％，Mn：0.84％，P：0.007％，S：0.0041％，B：0.001％，Ni：4.78％，Cr：0.74％，Mo：0.62％，V：0.050％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。

1、冶煉及鍛造：利用500Kg真空冶煉爐煉鋼，澆鑄完成后鍛造為175mm鋼坯；

2、加熱制度：加熱至1200℃，保溫3h；

3、軋制工藝：軋制過程分為兩個階段，再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制：再結(jié)晶區(qū)階段軋制開軋溫度為1087℃，共軋制4道次至中間坯待溫厚度60mm；待溫至870℃進行未再結(jié)晶區(qū)軋制，終軋溫度817℃，共軋制5道次至目標厚度20mm；

4、軋后冷卻工藝：軋后空冷至室溫；

5、熱處理工藝：淬火溫度900℃保溫50min后水淬，回火溫度650℃保溫60min，出爐空冷；

對本實施例的800MPa級船舶用鋼進行力學性能檢測，力學性能為：屈服強度847MPa、抗拉強度913MPa、斷后延伸率20.0％，-20℃橫向沖擊功：227J、210J、217J，-84℃橫向沖擊功：139J、177J、178J，-80℃落錘實驗結(jié)果表明裂紋源焊道形成的裂紋未擴展到受拉面的棱邊，落錘性能合格。

實施例2

鋼坯的化學成分按重量百分比含量包括，C：0.078％，Si：0.21％，Mn：0.69％，P：0.007％，S：0.0041％，B：0.0006％，Ni：4.5％，Cr：0.667％，Mo：0.527％，V：0.043％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。

冶煉及鍛造、加熱制度同實施例1。

軋制工藝：軋制過程分為兩個階段，再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制：再結(jié)晶區(qū)階段軋制開軋溫度為1057℃，共軋制4道次至中間坯待溫厚度60mm；待溫至860℃進行未再結(jié)晶區(qū)軋制，終軋溫度810℃，共軋制5道次至目標厚度20mm；

軋后冷卻工藝：軋后水冷至450℃，冷卻速度12℃/s，然后空冷至室溫；

熱處理工藝：淬火溫度900℃保溫50min后水淬，回火溫度640℃保溫60min，出爐空冷；

對本實施例的800MPa級船舶用鋼進行力學性能檢測，力學性能為：屈服強度912MPa、抗拉強度953MPa、斷后延伸率17.0％，-20℃橫向沖擊功：203J、202J、195J，-84℃橫向沖擊功：163J、142J、150J，-80℃落錘實驗結(jié)果表明裂紋源焊道形成的裂紋未擴展到受拉面的棱邊，落錘性能合格。

實施例3

鋼坯的化學成分按重量百分比含量包括，C：0.076％，Si：0.20％，Mn：0.83％，P：0.007％，S：0.0044％，B：0.0003％，Ni：4.83％，Cr：0.73％，Mo：0.521％，V：0.039％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。

冶煉及鍛造、加熱制度同實施例1；

軋制工藝：軋制過程分為兩個階段，再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制：再結(jié)晶區(qū)階段軋制開軋溫度為1050℃，共軋制3道次至中間坯待溫厚度85mm；待溫至850℃進行未再結(jié)晶區(qū)軋制，終軋溫度820℃，共軋制3道次至目標厚度40mm；

軋后冷卻工藝：軋后空冷至室溫；

熱處理工藝：淬火溫度910℃保溫100min后水淬，回火溫度620℃保溫120min，出爐空冷；

對本實施例的800MPa級船舶用鋼進行力學性能檢測，力學性能為：屈服強度899MPa、抗拉強度942MPa、斷后延伸率19.0％，-20℃橫向沖擊功：187J、195J、202J，-84℃橫向沖擊功：147、153、159J，-80℃落錘實驗結(jié)果表明裂紋源焊道形成的裂紋未擴展到受拉面的棱邊，落錘性能合格。