本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其重量百分比化學(xué)成分為：C：0.05-0.10％，Si：0.05-0.20％，Mn：0.5-1.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.02-0.08％，N：0.002-0.005％，Cr：0.1-0.5％，Mo：0.1-0.5％，Cu：0.2-0.5％，Ni：1.0-4.0％，O≤0.0030％，其余為Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明專利技術(shù)鋼可通過傳統(tǒng)的熱機(jī)械控制軋制TMCP工藝和快速冷卻工藝制造。本發(fā)明專利技術(shù)鋼的屈服強(qiáng)度≥700MPa，抗拉強(qiáng)度≥800MPa，且厚度在30mm以內(nèi)，適合焊接線能量在40-100kJ/cm范圍內(nèi)的高強(qiáng)度高韌性鋼板，鋼板HAZ即使在-40℃下仍具有非常優(yōu)異的沖擊韌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及結(jié)構(gòu)鋼，特別是涉及SOOMPa級高強(qiáng)度大線能量焊接用厚板及其制造方法。
技術(shù)介紹
低合金高強(qiáng)鋼是使用量最大的結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于石油天然氣管線、造船、橋梁、高層建筑、壓力容器等行業(yè)。為提高生產(chǎn)效率，上述行業(yè)對結(jié)構(gòu)用鋼板的強(qiáng)度和焊接性，尤其是大線能量焊接性的要求越來越高，但大線能量焊接容易帶來一個非常嚴(yán)重的問題，即焊縫周圍焊接熱影響區(qū)(HAZ)的韌性嚴(yán)重惡化，極易發(fā)生脆斷。對于傳統(tǒng)的低合金鋼而言，其焊接線能量一般不超過40kJ/cm，在這種情況下，HAZ韌性惡化問題表現(xiàn)不明顯，但當(dāng)焊接線能量達(dá)到一定水平，如50-100kJ/cm時，傳統(tǒng)的低合金高強(qiáng)鋼就難以滿足焊接要·求，這就需要解決大線能量焊接HAZ的脆化問題。從焊接熱循環(huán)角度看，在大線能量焊接過程中，HAZ附近的溫度可達(dá)1400°C甚至更高，高溫停留時間以及t8/5冷卻時間延長，造成高溫時奧氏體晶粒顯著長大，在隨后的緩慢冷卻過程中形成粗大的對韌性不利的組織，如晶界處粗大的晶界鐵素體、上貝氏體、側(cè)板條鐵素體、魏氏組織、M-A(馬氏體-奧氏體)島等。對高強(qiáng)鋼而言，在大線能量焊接過程中不可避免的問題是馬氏體-奧氏體組元的形成。通常，馬氏體-奧氏體組元的尺寸、數(shù)量、形態(tài)和分布等均對HAZ的低溫韌性產(chǎn)生不利影響，引起HAZ脆化。因此，高強(qiáng)鋼在焊接后通常需要進(jìn)行焊后熱處理以分解焊接冷卻時形成的馬氏體-奧氏體組元從而提高焊接接頭的韌性。由此可見，對高強(qiáng)鋼而言，通過合理的成分設(shè)計(jì)，控制高溫階段奧氏體晶粒長大，或者在冷卻過程中控制奧氏體相變過程使之轉(zhuǎn)變成對韌性有利的組織(如下貝氏體、針狀鐵素體等)，就可以極大地改善大線能量焊接HAZ的脆化問題。一般，焊接熱模擬時的峰值溫度較低，通常在1350°C，峰值溫度對奧氏體晶粒尺寸有顯著影響，在其它焊接熱模擬參數(shù)一定的情況下，峰值溫度為1400°C時的奧氏體晶粒尺寸明顯大于峰值溫度1350°C時的奧氏體晶粒，奧氏體晶粒尺寸與溫度呈指數(shù)關(guān)系，而實(shí)際焊接時的最高溫度在1400°C以上。因此，采用較低的焊接熱模擬溫度并不能很好地模擬實(shí)際焊接時的效果現(xiàn)有技術(shù)中有記載解決大線能量焊接HAZ脆化問題的方法。如US4629505公開的“氧化物冶金”技術(shù)可滿足大線能量焊接要求。CN1946862A公開了一種焊接熱影響區(qū)低溫韌性優(yōu)異的厚高強(qiáng)度鋼板，抗拉強(qiáng)度小于600MPa，且HAZ的沖擊功試驗(yàn)溫度在_20°C或以上。以上技術(shù)均沒有涉及800MPa級的高強(qiáng)度鋼板。目前還沒有800MPa級的高強(qiáng)度大線能量焊接用厚鋼板。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板。本專利技術(shù)通過對鋼的化學(xué)成分進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，采用傳統(tǒng)的控軋控冷工藝即可生產(chǎn)出一種具有優(yōu)異的大線能量焊接性的高強(qiáng)度厚鋼板，且抗拉強(qiáng)度在SOOMPa以上。本專利技術(shù)在傳統(tǒng)的低碳鋼的成分基礎(chǔ)上，通過提高鋼中鎳的含量，同時配合加入適量Cr、Mo等合金元素，可大幅度提高鋼板的大線能量焊接熱影響區(qū)低溫韌性(_40°C )。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其重量百分比化學(xué)成分為C 0. 05-0. 10%, Si 0. 05-0. 20 %, Mn :0. 5-1. 5%, P^O. 015%, S ^ O. 005%,Al 0. 02-0. 08%, N 0. 002-0. 005 %，Cr :0. 1-0. 5%, Mo :0. 1-0. 5%, Cu :0. 2-0. 5%, Ni I.0-4. 0%, O ^ O. 0030%，其余為Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，C0. 05-0. 09%。優(yōu)選地，Si0. 05-0. 19%，更優(yōu)選為 O. 08-0. 1% 優(yōu)選地，Mn:0. 8-1.5%。優(yōu)選地，PSO. 01%。優(yōu)選地，S彡 O. 0049%，更優(yōu)選 S 彡 O. 0048%。優(yōu)選地，Al:0· 03-0. 07%，更優(yōu)選為 O. 03-0. 05%。優(yōu)選地，N0. 0022-0. 0048 %，更優(yōu)選為 O. 0023-0. 0046 %。優(yōu)選地，Cr0. 11-0. 45%，更優(yōu)選為 O. 2-0. 4% 優(yōu)選地，Mo0. 11-0. 49%，更優(yōu)選 O. 12-0. 48%，還優(yōu)選 O. 2-0. 4% 優(yōu)選地，Cu0. 21-0. 49%，更優(yōu)選 O. 23-0. 48%。優(yōu)選地，Ni:1.01-3. 9%，更優(yōu)選，I. 03-3. 85%。本文中，未另有指明時，含量均為重量百分含量。本專利技術(shù)的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板采用傳統(tǒng)的控軋控冷工藝即可生產(chǎn)。具體地，工藝流程轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉一真空爐二次精煉一鑄坯(錠)一鋼坯(錠)再加熱—TMCP+快速冷卻工藝一鋼板。本專利技術(shù)的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板中各個元素的控制理由如下碳是鋼中最基本的元素，對提高鋼的強(qiáng)度起到非常重要的作用，對鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等影響最大，但對鋼的焊接性不利。通常，鋼中碳含量(或碳當(dāng)量，計(jì)算公式為Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，本專利技術(shù)鋼中碳當(dāng)量范圍在O. 4-0. 6之間)越高，鋼在焊接后的焊接HAZ韌性越差，特別是在大線能量焊接時尤其如此。因此，為了提高鋼板的大線能量焊接HAZ低溫韌性，在確保鋼的強(qiáng)度的前提下，盡量降低的鋼中碳含量或碳當(dāng)量。碳含量降低可有效地減少馬氏體-奧氏體組元的數(shù)量，而馬氏體-奧氏體組元對鋼的大線能量HAZ有著極為不利的作用。就本專利技術(shù)所涉及的鋼板強(qiáng)度級別范圍而言，碳含量可在O. 05-0. 10%范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。硅是鋼中最基本的元素之一，對提高鋼的強(qiáng)度、凈化鐵素體起有利作用。在鋼的冷卻過程中，硅能夠延遲滲碳體析出。硅對鋼的焊接性通常是不利的。為了提高鋼板HAZ的大線能量焊接低溫韌性，鋼中硅的含量也應(yīng)該控制在較低的水平上。當(dāng)硅的含量適當(dāng)時可使鋼具有良好的綜合性能，故本專利技術(shù)鋼中硅含量控制在O. 05-0. 20%，優(yōu)選范圍在O. 08-0. 1%之間；錳是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，可以降低鋼的臨界冷卻速度，穩(wěn)定奧氏體，推遲奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變。在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強(qiáng)化作用，同時錳還可以細(xì)化鐵素體晶粒從而改善鋼板的低溫韌性。在不添加其他合金元素(如Cu，Ni, Cr, Mo，W等)的情況下，錳的含量一般應(yīng)控制在I. 5%以上以保證鋼板的強(qiáng)度；而在添加上述合金元素的情況下，錳的含量可以降低至1.0%以下；但另一方面，鋼中錳的含量不宜過高，如超過2.0%時容易在連鑄坯中形成偏析，同時與鋼中的硫結(jié)合形成比較粗大的MnS夾雜，在后續(xù)的軋制過程中，粗大的具有一定韌性的MnS將沿著軋向延伸，嚴(yán)重惡化母材鋼板的性能，尤其是鋼板的Z向抗層狀撕裂性能。錳對鋼板的大線能量焊接HAZ韌性的影響比較復(fù)雜，錳含量和焊接條件不同，HAZ的韌性也表現(xiàn)出不同的效果。由于本專利技術(shù)主要通過加入Cr、Mo等淬透性較強(qiáng)的元素進(jìn)行強(qiáng)化，在軋后加速冷卻過程中形成貝氏體為主的組織，從而提高鋼板強(qiáng)度。因此，本專利技術(shù)鋼中錳的含量可適當(dāng)控制在較低水平，一般控制在O. 5-1. 5之間即可得到性能優(yōu)異的鋼板，優(yōu)選的范圍為O. 8-1. 5%之間。鋼中磷的含量較高(> O. 1% )時，形成Fe2P在晶粒周圍析出，降低鋼的塑性和韌性，故本專利技術(shù)鋼中P本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其重量百分比化學(xué)成分為：C：0.05？0.10％，Si：0.05？0.20％，Mn：0.5？1.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.02？0.08％，N：0.002？0.005％，Cr：0.1？0.5％，Mo：0.1？0.5％，Cu：0.2？0.5％，Ni：1.0？4.0％，O≤0.0030％，其余為Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其重量百分比化學(xué)成分為C :0. 05-0. 10%,Si 0. 05-0. 20 %, Mn 0. 5-1. 5 %, P ≤ O. 015 %, S ≤ O. 005 %, Al 0. 02-0. 08 %,N 0. 002-0. 005 %, Cr 0. 1-0. 5 %, Mo 0. 1-0. 5 %, Cu 0. 2-0. 5 %，Ni :1.0-4.0 %,0≤ 0. 0030%，其余為Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，O.05-0. 09%。3.如權(quán)利要求I或2所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，Si:O. 05-0. 19 %，優(yōu)選為 O. 08-0. I %。4.如權(quán)利要求1-3任一所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，MnO. 8-1. 5%。5.如權(quán)利要求1-4任一所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，P≤ O. 01%。6.如權(quán)利要求I-5任一所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，S ≤ O. 0049%，優(yōu)選為 S≤ O. 0048%。7.如權(quán)利要求1-6任一所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，AlO. 03-0. 07 %，優(yōu)選為 O. 03-0. 05 %。8.如權(quán)利要求1-7任一所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，N:O. 0022-0. 0048 %，優(yōu)選為 O. 0023-0. 0046 %。9.如權(quán)利要求1-8任一所述的高強(qiáng)度大線能量焊接用鋼板，其特征在于，CrO. 11-0. 45%,優(yōu)選為 O. 2-0. 4 %。10.如權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王巍，王煥榮，劉剛，
申請(專利權(quán))人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。