一種屈服強度690MPa級高強度鋼板及其制造方法技術

本專利提供了一種屈服強度690MPa高強度高韌性鋼板及其制備方法，屬于低合金高強鋼領域，所述鋼板的化學成分按重量百分比為C：0.04～0.09％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.7％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr≤0.45％、Mo≤0.20％、Nb：0.04～0.05％、V：0.05～0.07％、Ti：0.005～0.020％、B：0.0005～0.0025％，余量為Fe和不可避免的雜質。采用低碳微合金化設計，通過TMCP+回火工藝，獲得了細化貝氏體為主的基體組織，從而獲得了強度、塑性和韌性的良好匹配，本發明專利技術鋼可廣泛用于工程機械、煤礦機械等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于低合金高強度鋼領域，特別涉及一種屈服強度690MPa級的高強度鋼板及其制造方法。
技術介紹
一般認為，屈服強度大于345MPa的鋼板稱為高強度鋼板。隨著工程機械、煤礦機械向裝備大型化、輕量化、重載荷等方向發展，高強度鋼板用量呈現不斷增加的趨勢，強度級別提高也很快，傳統的工程機械用高強度鋼板主要以固溶強化、析出強化為主來提高強度，其中碳及合金元素含量較高，大多為調質處理。焊接時需不同程度的焊前預熱和焊后熱處理，不僅增加了鋼企的生產成本，同時又增加了下游用戶的生產成本。目前，TMCP技術在鋼材生產中得到了廣泛的應用，通過合理設計合金元素含量和控軋控冷參數實現相變強化、細晶強化和亞晶強化等強化機制，獲得鋼材強度、塑性、韌性和可焊性的良好匹配。 中國專利CN1218115公開了 “銅硼系低碳及超低碳貝氏體高強鋼”，其成分設計上采用超低碳至低碳、低量銅及Nb-Ti-B的復合加入，利用銅硼等元素促使貝氏體相變，同時利用ε -Cu和Nb、Ti復合沉淀析出作用獲取高強度；不足之處是添加了 Cu元素，增加了冶煉和連鑄難度。中國專利CNl 280206公開了“ 一種超低碳微合金高強鋼”，它的具體化學成分為C 0. 005-0. 015%, Si :0. 10-0. 50%, Mn :1. 0-1. 6%、P 彡 O. 030%, S 彡 O. 030%, Nb O. 02-0. 06%, Ti :0. 005-0. 040%，余為Fe。它是在普通低碳微合金鋼的基礎上通過適當調整鋼中的C含量并配以合理的工藝手段可使簡單成分系的微合金鋼的屈服強度達到SOOMPa ;不足之處是增加了碳含量，惡化了焊接性能。中國專利CN101353759A公開了 “屈服強度550MPa級低裂紋敏感性鋼板及其制造方法”其化學成分為 C 0. 005-0. 04%, Si 0. 40-0. 70%, Mn 1. 40-1. 85%, Cr ( O. 20%,Mo ^ O. 20 Cu ^ O. 30 Ni ^ O. 20 Nb 0. 04-0. 08 %、Al 0. 02-0. 06 Ti O. 004-0. 030%、B :0. 0005-0. 0020%，采用TMCP和控制冷卻技術獲得了強度韌性塑性良好匹配的以貝氏體為主的鋼板。不足之處是強度為550MPa級別。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種采用低碳微合金化設計、顯著降低碳當量(Ceq)和焊接裂紋敏感指數(PcJ、屈服強度彡690Mpa、抗拉強度彡770Mpa、延伸率彡14%，且具有良好低溫沖擊韌性，生產成本低、使用成本低的一種屈服強度690MPa級高強度高韌性鋼板及其制造方法。本專利技術的技術方案如下本專利技術一種屈服強度690MPa級的高強度鋼板的化學成分按重量百分比為C :0· 04 O. 09 %、Si :0· 25 O. 50 %、Mn :I. 4 I. 7 %、P :彡 O. 020 %、S :彡 O. 010%,Cr :彡 O. 45%、Mo 彡 O. 20%,Nb :0. 04 O. 05%,V :0. 05 O. 07%,Ti :0. 005 O. 020%,B 0. 0005 O. 0025%，余量為Fe和不可避免的雜質。本專利技術選擇的主要合金元素及其數量在本專利技術鋼中的作用碳(C):碳對鋼的強度、低溫沖擊韌性、焊接性能產生顯著影響。碳含量過低會使NbC生成量降低，影響控軋效果，也會增大冶煉控制難度，碳含量過高，又會增加碳當量和焊接裂紋敏感指數，惡化鋼的焊接性能。因此，本專利技術設定的最佳碳含量為O. 04 O. 09%。硅(Si):本專利技術中硅含量控制在O. 25 O. 50%，硅主要以固溶強化形式提高鋼的強度，超過O. 5%時，會造成鋼的韌性下降。錳(Mn):本專利技術中錳含量控制在1.4 1.7%，錳的成本低廉，并且錳能促使貝氏體的轉變，其固溶強化作用會使鋼的抗拉強度大幅度上升，因此本專利技術中把錳作為主要合金元素。·作昂貴合金元素的替代品來促進沿整個鋼板厚度方向上的顯微組織均勻性。硼也可增大鑰和鈮對鋼淬透性的提高作用，因而硼的加入可使低碳當量的鋼獲得高的強度，范圍控制在O. 0005 O. 0025%。鑰(Mo)和鉻(Cr):鑰存在于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強化作用，并可提高鋼的淬透性。尤其在含硼鋼中，鑰對淬透性的影響尤為顯著，在相當大的冷卻速度范圍內可獲得全部是貝氏體的組織。當鑰與鈮同時加入時，鑰在控制軋制過程中可增大對奧氏體再結晶的抑制作用，進而促進奧氏體顯微組織的細化。但過多的鑰會損害焊接時形成的熱影響區的韌性，降低鋼的可焊性.鑰價格昂貴，為了降低成本，本專利技術用鉻替代了部分鑰，鉻含量不超過O. 45%，鑰含量不超過O. 20%。鉻也是提高淬透性的有效元素，同時也可顯著提高鋼的耐腐蝕性能。鈮(Nb):鈮的加入是為了促進鋼材軋制顯微組織的晶粒細化，這可同時提高強度和韌性，存在鑰的條件下，鈮可在控制軋制過程中通過抑制奧氏體再結晶有效地細化顯微組織，并通過析出強化和提高淬透性使鋼得以強化。鋼中含硼的條件下，鈮的共同存在可提高淬透性。微量鈮析出物是保證超低碳貝氏體鋼組織及性能回火穩定性的主要原因。焊接過程中，鈮、硼原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細小的熱影響區組織。鈮、硼等元素有強烈的相互作用，它們的同時加入大幅度改變鋼種的相變溫度，保證貝氏體相變在更低溫度下進行，最終實現超細組織的形成。釩(V) :V是強烈的碳氮化物形成元素，它通過形成碳化物阻止奧氏體晶粒長大而細化晶粒，提高鋼材的常溫和高溫強度。在高溫回火過程中V的析出可使鋼的強度增加150MPa以上。但V含量過高時，析出物數量增加，尺寸增大，從而導致鋼的韌性降低。本專利技術鋼V含量控制在O. 05 O. 07%。鈦(Ti):鈦可形成細小的鈦的碳、氮化物顆粒，在板坯再加熱過程中可通過阻止奧氏體晶粒的粗化從而得到較為細小的奧氏體顯微組織。另外，鈦的氮化物顆粒的存在可抑制焊接熱影響區的晶粒粗化。因而，鈦可同時提高基體金屬和焊接熱影響區的低溫韌性。它可以阻止游離氮由于形成了硼的氮化物而對鋼的淬透性產生的不利影響，含量不超過O. 02%為宜。本專利技術的一種屈服強度690MPa級高強度鋼板的制造方法如下I、加熱和軋制在加熱過程中，加熱溫度1180 1220°C，保溫時間為120 180min。采用兩階段控制軋制工藝，即奧氏體再結晶區軋制和奧氏體未再結晶區軋制。在奧氏體再結晶區軋制時，開軋溫度為1130 1180°C，第I 2道次壓下量應大于10%，其余至少有I 2道次壓下率控制在20 40%，用以細化原始奧氏體晶粒；在奧氏體未再結晶區軋制時，開軋溫度900 950°C，累積壓下率大于60%，目的是為了保證其在未再結晶區有足夠的變形量，在變形的奧氏體內有更高密度的位錯累計，為鐵素體相變提供更有利的形核條件。較大的變形也有利于Nb的碳氮化合物的析出，由于變形誘導析出的作用，較大的道次變形率將有利于析出物的形成并且使其更加細小和彌散，同時，細小和彌散的析出物及其釘扎作用為鐵素體提供高密度的形核地點并且阻止其長大和粗化，這對于鋼的強度與韌性都起到有利的作用。將終軋溫度控制在未再結晶區的低溫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種屈服強度690MPa的高強度高韌性鋼板及其制備方法，其特征在于，所述鋼板的化學成分按重量百分比為C：0.04～0.09％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.7％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr≤0.45％、Mo≤0.20％、Nb：0.04～0.05％、V：0.05～0.07％、Ti：0.005～0.020％、B：0.0005～0.0025％，余量為Fe和不可避免的雜質。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊雄，史文義，袁曉鳴，王海明，張輝，路璐，任麗芳，程德富，
申請(專利權)人：內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司，
類型：發明
國別省市：