耐應(yīng)變時(shí)效特性優(yōu)良的低屈服比高強(qiáng)度鋼板及其制造方法以及使用該鋼板的高強(qiáng)度焊接鋼管技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供API?5L?X70級(jí)以下的低屈服比高強(qiáng)度鋼板及其制造方法以及使用該鋼板的高強(qiáng)度焊接鋼管。本發(fā)明專利技術(shù)的低屈服比高強(qiáng)度鋼板的特征在于，使其成分組成為規(guī)定的成分組成，使其金屬組織為貝氏體與島狀馬氏體的雙相組織，所述島狀馬氏體的面積百分率為3～15％且圓當(dāng)量直徑為3.0μm以下，余量為所述貝氏體，板厚方向的硬度的偏差為ΔHV30以下，板寬方向的硬度的偏差為ΔHV30以下，鋼板表層部的最高硬度為HV230以下，所述鋼板在使用GOST標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的形狀的試驗(yàn)片的全厚度拉伸試驗(yàn)中的屈服比為85％以下、伸長(zhǎng)率為22％以上。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】耐應(yīng)變時(shí)效特性優(yōu)良的低屈服比高強(qiáng)度鋼板及其制造方法以及使用該鋼板的高強(qiáng)度焊接鋼管
本專利技術(shù)涉及主要適合在管線管領(lǐng)域中使用的具有低屈服比、高強(qiáng)度和高韌性的鋼板及其制造方法以及高強(qiáng)度鋼管。特別是涉及耐應(yīng)變時(shí)效特性優(yōu)良的具有低屈服比、高強(qiáng)度和高韌性的鋼板及其制造方法、以及以該鋼板作為原材的耐壓曲性能和伸長(zhǎng)率特性優(yōu)良的高強(qiáng)度焊接鋼管。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)用鋼材而言，除了要求高強(qiáng)度、高韌性之外，從抗震性的觀點(diǎn)出發(fā)，還要求低屈服比化、高均勻伸長(zhǎng)率。通常已知通過(guò)使鋼材的金屬組織形成在作為軟質(zhì)相的鐵素體(以下，有時(shí)稱為α)中適度分散有貝氏體(以下，有時(shí)稱為β)、馬氏體(以下，有時(shí)稱為M)等硬質(zhì)相的組織，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼材的低屈服比化及高均勻伸長(zhǎng)率化。作為得到如上所述的在軟質(zhì)相中適度分散有硬質(zhì)相的組織的制造方法，有專利文獻(xiàn)1中記載的方法。即，在專利文獻(xiàn)1中公開了在淬火(以下，有時(shí)稱為Q)與回火(以下，有時(shí)稱為T)的中間實(shí)施從鐵素體與奧氏體(以下，有時(shí)稱為γ)的雙相區(qū)開始的淬火(以下，有時(shí)稱為Q’)的熱處理方法。在專利文獻(xiàn)2中，作為不增加制造工序的方法，公開了在Ar3相變點(diǎn)以上結(jié)束軋制后延緩加速冷卻的開始直到鋼材的溫度達(dá)到生成鐵素體的Ar3相變點(diǎn)以下的方法。作為如專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中所公開的沒有進(jìn)行復(fù)雜的熱處理而實(shí)現(xiàn)低屈服比化的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)3中公開了如下方法：在Ar3相變點(diǎn)以上結(jié)束鋼材的軋制，通過(guò)控制之后的加速冷卻速度和冷卻停止溫度，形成針狀鐵素體(acicularferrite)與馬氏體的雙相組織，實(shí)現(xiàn)低屈服比化。另外，在專利文獻(xiàn)4中，作為不使鋼材的合金元素的添加量大幅增加而實(shí)現(xiàn)低屈服比以及優(yōu)良的焊接熱影響部韌性的技術(shù)，公開了在控制Ti/N、Ca-O-S平衡的同時(shí)形成鐵素體、貝氏體和島狀馬氏體(以下，有時(shí)稱為MA)的三相組織的方法。另外，在專利文獻(xiàn)5中公開了通過(guò)添加Cu、Ni、Mo等合金元素而實(shí)現(xiàn)低屈服比及高均勻伸長(zhǎng)率性能的技術(shù)。另一方面，對(duì)于用于管線管的UOE鋼管和縫焊鋼管這樣的焊接鋼管而言，將鋼板冷成形為管狀并焊接對(duì)接部后，通常從防腐蝕等的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)鋼管外表面實(shí)施聚乙烯涂布、粉體環(huán)氧涂布這樣的涂布處理。因此，由于制管時(shí)的加工應(yīng)變和涂布處理時(shí)的加熱而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效，屈服應(yīng)力升高，存在鋼管的屈服比大于鋼板的屈服比的問(wèn)題。針對(duì)這樣的問(wèn)題，例如，在專利文獻(xiàn)6和7中公開了有效利用含有Ti和Mo的復(fù)合碳化物的微細(xì)析出物或者含有Ti、Nb、V中的任意兩種以上的復(fù)合碳化物的微細(xì)析出物的、耐應(yīng)變時(shí)效特性優(yōu)良的具有低屈服比、高強(qiáng)度和高韌性的鋼管及其制造方法。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開昭55-97425號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2：日本特開昭55-41927號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3：日本特開平1-176027號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4：日本專利4066905號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5：日本特開2008-248328號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6：日本特開2005-60839號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7：日本特開2005-60840號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的問(wèn)題專利文獻(xiàn)1中記載的熱處理方法中，通過(guò)適當(dāng)選擇雙相區(qū)淬火溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)低屈服比化，但由于熱處理工序數(shù)增加，因此存在導(dǎo)致生產(chǎn)率降低、制造成本增加的問(wèn)題。另外，專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)中，需要在從軋制結(jié)束到加速冷卻開始的溫度范圍內(nèi)以自然冷卻程度的冷卻速度進(jìn)行冷卻，因此存在生產(chǎn)率極端降低的問(wèn)題。另外，專利文獻(xiàn)3中記載的技術(shù)中，如其實(shí)施例所示，為了形成拉伸強(qiáng)度為490N/mm2(50kg/mm2)以上的鋼材，設(shè)定為提高了鋼材的碳含量或者增加了其他合金元素的添加量的成分組成，因此，不僅導(dǎo)致原材成本升高，而且焊接熱影響部(HAZ)的韌性的劣化成為問(wèn)題。另外，專利文獻(xiàn)4中記載的技術(shù)中，對(duì)于在用于管線管等的情況下所要求的均勻伸長(zhǎng)率性能，顯微組織的影響等未必明確。另外，僅在-10℃下實(shí)施了母材的低溫韌性的評(píng)價(jià)，是否能夠適用于要求更低溫度下的韌性的新用途還不明確。專利文獻(xiàn)5中記載的技術(shù)中，由于需要設(shè)定為增加了合金元素的添加量的成分組成，因此，不僅導(dǎo)致原材成本升高，而且焊接熱影響部的韌性的劣化成為問(wèn)題。另外，僅在-10℃下實(shí)施了母材及焊接熱影響部的低溫韌性的評(píng)價(jià)。專利文獻(xiàn)6或7中記載的技術(shù)中，雖然耐應(yīng)變時(shí)效特性得到改善，但僅在-10℃下實(shí)施了母材及焊接熱影響部的低溫韌性的評(píng)價(jià)。另外，專利文獻(xiàn)1～7中鐵素體相是必須的，但鐵素體相會(huì)導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度的降低。因此，在高強(qiáng)度化至以API標(biāo)準(zhǔn)計(jì)為X60以上的情況下，需要添加合金元素，有可能導(dǎo)致合金成本的升高、低溫韌性的降低。因此，本專利技術(shù)的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供能夠以高制造效率制造的、API5LX70級(jí)以下的耐應(yīng)變時(shí)效特性優(yōu)良的具有低屈服比、高強(qiáng)度和高韌性的鋼板及其制造方法以及使用該鋼板的高強(qiáng)度焊接鋼管。用于解決問(wèn)題的方法本專利技術(shù)人為了解決上述問(wèn)題，對(duì)鋼板的制造方法、特別是控制軋制以及控制軋制后的加速冷卻和之后的再加熱的制造工藝進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果，本專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)控制軋制條件使鋼板表層部的貝氏體軟質(zhì)化，具有能夠在不會(huì)大幅降低強(qiáng)度的情況下得到高變形性能和高伸長(zhǎng)率特性的可能性，從而得到了以下的見解。(a)在加速冷卻過(guò)程中鋼板發(fā)生貝氏體相變的過(guò)程中，即在存在未相變奧氏體(non-transformedaustenite)的溫度范圍內(nèi)停止加速冷卻，然后，從高于貝氏體相變的結(jié)束溫度(以下稱為Bf點(diǎn))的溫度開始進(jìn)行再加熱，使鋼板的金屬組織成為在貝氏體相中均勻地生成有硬質(zhì)的島狀馬氏體(以下稱為MA)的組織，由此能夠?qū)崿F(xiàn)低屈服比化。(b)通過(guò)在鋼成分中適量添加作為奧氏體穩(wěn)定化元素的Mn，未相變奧氏體變得穩(wěn)定，因此，即使不大量添加Cu、Ni、Mo等淬透性提高元素，也能夠生成硬質(zhì)的MA。(c)通過(guò)在奧氏體未再結(jié)晶溫度范圍的900℃以下施加累積軋制率為50％以上的軋制，能夠使MA均勻且微細(xì)地分散，從而能夠在保持低屈服比的同時(shí)提高均勻伸長(zhǎng)率。(d)進(jìn)而，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂粕鲜?c)的奧氏體未再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)的軋制條件、和上述(a)的再加熱條件這兩者，能夠控制MA的形狀，即，能夠?qū)A的大小以圓當(dāng)量直徑(equivalentcirclediameter)的平均值計(jì)微細(xì)化至3.0μm以下。其結(jié)果，即使經(jīng)受對(duì)于現(xiàn)有鋼而言由于時(shí)效而產(chǎn)生屈服比的劣化等的熱歷程，MA的分解也少，在時(shí)效后也能夠保持期望的組織形態(tài)及特性。(e)進(jìn)而，通過(guò)以150℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行第一段冷卻直至600℃以下，能夠使表層部和背層部的貝氏體組織軟質(zhì)化。其結(jié)果，能夠降低鋼板表層和背層下的硬度，從而能夠確保高伸長(zhǎng)率特性。本專利技術(shù)是在上述見解的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行研究而完成的，本專利技術(shù)的主旨如下。[1]一種低屈服比高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，成分組成為：以質(zhì)量％計(jì)含有C：0.03～0.08％、Si：0.01～1.0％、Mn：1.2～3.0％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.08％以下、Nb：0.005～0.07％、Ti：0.005～0.025％、N：0.010％以下、O：0.005％以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，金屬組織為貝氏體與島狀馬氏體的雙相組織，所述島狀馬氏體的面積百分率為3～15％且圓當(dāng)量直徑為3.0μm以下，余本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低屈服比高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，成分組成為：以質(zhì)量％計(jì)含有C：0.03～0.08％、Si：0.01～1.0％、Mn：1.2～3.0％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.08％以下、Nb：0.005～0.07％、Ti：0.005～0.025％、N：0.010％以下、O：0.005％以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，金屬組織為貝氏體與島狀馬氏體的雙相組織，所述島狀馬氏體的面積百分率為3～15％且圓當(dāng)量直徑為3.0μm以下，余量為所述貝氏體，板厚方向的硬度的偏差以維氏硬度計(jì)為ΔHV30以下，板寬方向的硬度的偏差以維氏硬度計(jì)為ΔHV30以下，鋼板表層部的最高硬度以維氏硬度計(jì)為HV230以下，所述鋼板在使用GOST標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的形狀的試驗(yàn)片的全厚度拉伸試驗(yàn)中的屈服比為85％以下、伸長(zhǎng)率為22％以上。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2012.03.29 JP 2012-0756671.一種低屈服比高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，成分組成為：以質(zhì)量％計(jì)含有C：0.03～0.08％、Si：0.01～1.0％、Mn：1.2～3.0％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.08％以下、Nb：0.005～0.07％、Ti：0.005～0.025％、N：0.010％以下、O：0.005％以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，金屬組織為貝氏體與島狀馬氏體的雙相組織，所述島狀馬氏體的面積百分率為3～15％且圓當(dāng)量直徑為3.0μm以下，余量為所述貝氏體，板厚方向的硬度的偏差以維氏硬度計(jì)為ΔHV30以下，板寬方向的硬度的偏差以維氏硬度計(jì)為ΔHV30以下，鋼板表層部的最高硬度以維氏硬度計(jì)為HV230以下，所述鋼板在使用GOST標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的形狀的試驗(yàn)片的全厚度拉伸試驗(yàn)中的屈服比為85％以下、伸長(zhǎng)率為22％以上。2.如權(quán)利要求1所述的低屈服比高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，成分組成為：以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Cu：0.5％以下、Ni：1％以下、Cr：...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：島村純二，西村公宏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杰富意鋼鐵株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP