具有优异的止脆裂性和焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢及其生产方法技术

本发明专利技术的一个方面提供了具有优异的止脆裂性和焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢及其生产方法。根据本发明专利技术的一个方面，提供了具有优异的止脆裂性和焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢及其生产方法，所述高强度钢以重量％计包含，C：0.05％至0.09％，Mn：1.5％至2.0％，Ni：0.3％至0.8％，Nb：0.005％至0.04％，Ti：0.005％至0.04％，Cu：0.1％至0.5％，Si：0.05％至0.3％，Al：0.005％至0.05％，P：100ppm或更少，S：40ppm或更少，以及由Fe和其他不可避免的杂质组成的剩余物；所述高强度钢具有以面积％计包含70％或更多的针状铁素体和10％或更少的珠光体的中心部分显微组织，其中珠光体的等效圆直径为15μm(微米)或更小；所述高强度钢在2mm或更小的表面下区域中具有以面积％计包含30％或更多的铁素体以及由贝氏体、马氏体和珠光体组成的剩余物中的一种类型或更多种类型的显微组织；以及所述高强度钢具有焊接时形成的以面积％计包含5％或更少的马氏体‑奥氏体组分的焊接热影响区。根据本发明专利技术，可以获得具有高屈服强度、优异的止脆裂性和优异的焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢。

High strength steel with excellent crack resistance and cracking initiation resistance and production method thereof

One aspect of the invention provides high strength steel with excellent crack resistance and crack initiation resistance, and a production method thereof. According to one aspect of the invention, a high strength steel with excellent embrittlement crack resistance and welding part embrittlement resistance is provided. The high strength steel is included in the weight percent, from C:0.05% to 0.09%, Mn:1.5% to 2%, Ni:0.3% to 0.8%, Nb:0.005% to 0.04%, Ti: 0.005% to 0.04%. Cu:0.1% to 0.5%, Si:0.05% to 0.3%, Al:0.005% to 0.05%, P:100ppm or less, S:40ppm or less, and remainder consisting of Fe and other unavoidable impurities; the high strength steel has 70% or more acicular ferrite and 10% or less pearl bodies with area%. A microstructure in which the equivalent diameter of pearlite is 15 u m (micron) or smaller; the high strength steel has 30% or more ferrite in the area under the surface of the 2mm or smaller surface and one or more types of microstructures in the residue of bainite, martensite, and pearlite. And the high strength steel has a welding heat affected zone formed by welding when forming a martensite austenite component with an area fraction of 5% or less. According to the invention, high strength steel with high yield strength, excellent crack resistance and excellent crack initiation resistance can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优异的止脆裂性和焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢及其生产方法
本公开内容涉及具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料及其制造方法。
技术介绍
近来，考虑到国内和国际在船舶、海运、建筑和土木工程领域中使用的结构的设计要求，需要开发具有高强度性能的超厚钢板。在结构设计中包括高强度钢的情况下，使用具有相对减小的厚度的钢板在由于结构重量的降低可以获得经济效益的同时，可以容易地进行加工和焊接操作。通常，在高强度钢的情况下，由于在制造厚钢板时压下率降低，因此与薄钢板相比可能无法进行充分的变形。因此，厚钢板的显微组织可能较粗，使得晶粒尺寸对其具有最显著影响的低温特性可能降低。具体地，在将表示结构稳定性的止脆裂性应用于主要结构例如船体的情况下，要求保证的情况数量增加。然而，在显微组织变粗的情况下，可能发生止脆裂性显著劣化的现象。因此，可能难以改善超厚高强度钢材料的止脆裂性。同时，在屈服强度为390MPa或更大的高强度钢的情况下，为了改善止脆裂性已经引入了各种技术，例如通过在精铣期间应用表面冷却以及在轧制期间施加弯曲应力来调节晶粒尺寸以细化(refine)表面部分的晶粒尺寸。然而，虽然这样的技术可能有助于改善表面部分的组织，但可能无法解决由于除表面部分的组织之外的组织的粗化而引起冲击韧性降低的问题。因此，这样的技术可能不是应对止脆裂性的根本对策。此外，近来，已经引入了通过控制应用于大型集装箱船的钢材料的脆裂萌生来提高船的安全性的设计理念。因此，通常，保障在脆裂萌生方面最脆弱部分的热影响区(HAZ)的脆裂萌生的情况的数量增加。通常，由于在高强度钢的情况下，HAZ中的显微组织包含具有高强度的低温转变铁素体例如贝氏体，因此存在HAZ特性(具体为韧性)显著降低的限制。具体地，在通常通过裂纹尖端张开位移(cracktipopeningdisplacement，CTOD)测试评估脆裂萌生抗力以评估结构稳定性的情况下，当产生低温转变铁素体时，由未转变的奥氏体产生的马氏体-奥氏体变成脆性裂纹发生的活性成核位点。因此，可能难以改善高强度钢材料的脆裂萌生抗力。在屈服强度为400MPa或更大的相关技术的高强度钢的情况下，为了改善焊接区脆裂萌生抗力，已经做出努力以使用TiN细化HAZ中的显微组织，或者使用氧化物冶金在HAZ中形成铁素体。然而，这样的努力部分有助于通过改善组织来形成冲击韧性，但对于降低马氏体-奥氏体(其对降低脆裂萌生抗力具有显著影响)的分数效果并不大。此外，在基材的脆裂萌生抗力的情况下，可以通过回火等使马氏体-奥氏体转变为具有不同的相以确保物理特性。然而，在由于热历史而使回火效果消失的HAZ的情况下，不可能施加脆裂萌生抗力。同时，为了使马氏体-奥氏体的形成最小化，应减少例如碳(C)和铌(Nb)的元素的量。然而，在这种情况下，可能难以确保特定的强度水平。为此，应添加相对大量的高价元素例如钼(Mo)和镍(Ni)。因此，存在经济效率劣化的限制。
技术实现思路
技术问题本公开内容的一个方面可以提供具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料。本公开内容的另一个方面可以提供制造具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料的方法。技术方案根据本公开内容的一个方面，具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料以重量％计包含，碳(C)：0.05％至0.09％，锰(Mn)：1.5％至2.0％，镍(Ni)：0.3％至0.8％，铌(Nb)：0.005％至0.04％，钛(Ti)：0.005％至0.04％，铜(Cu)：0.1％至0.5％，硅(Si)：0.05％至0.3％，铝(Al)：0.005％至0.05％，磷(P)：100ppm或更少，硫(S)：40ppm或更少，作为其剩余组分的铁(Fe)和不可避免的杂质，其中中心部分显微组织以面积％计包含70％或更大的量的针状铁素体，10％或更小的量的珠光体，以及作为剩余组分的选自铁素体、贝氏体和马氏体-奥氏体(MA)的一种或更多种；珠光体的等效圆直径为15μm或更小；在表面正下方的深度为2mm或更小的区域中的表面部分显微组织以面积％计包含30％或更大的量的铁素体，以及作为剩余组分的贝氏体、马氏体和珠光体中的一种或更多种；在焊接期间形成的热影响区(HAZ)以面积％计包含5％或更小的量的马氏体-奥氏体(MA)。Cu与Ni的重量比(Cu/Ni重量比)可以设定为0.8或更小，更具体地，0.6或更小。所述高强度钢材料的屈服强度可以为390MPa或更大。所述高强度钢材料在钢材料厚度方向上1/2t位置的夏比断裂转变温度可以为-40℃或更低，其中t为钢板厚度。根据本公开内容的另一个方面，制造具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料的方法包括，将板坯在1000℃至1100℃下再加热之后，在1100℃至900℃的温度下粗轧板坯，所述板坯以重量％计包含C：0.05％至0.09％，Mn：1.5％至2.0％，Ni：0.3％至0.8％，Nb：0.005％至0.04％，钛(Ti)：0.005％至0.04％，铜(Cu)：0.1％至0.5％，硅(Si)：0.1％至0.3％，铝(Al)：0.005％至0.05％，磷(P)：100ppm或更少，硫(S)：40ppm或更少，作为其剩余组分的铁(Fe)和不可避免的杂质；基于中心部分的温度，在Ar3+60℃至Ar3℃的范围内的温度下通过精轧由粗轧板坯获得的条材而获得钢板；以及将钢板冷却至700℃或更低。在粗轧板坯期间最终三道次的每道次的压下率可以为5％或更大，总累积压下率可以为40％或更大。在粗轧板坯期间最终三道次的应变速率可以为2/秒或更低。在粗轧板坯之后精轧之前在条材厚度方向上的中心部分的晶粒尺寸可以为150μm或更小，具体地，100μm或更小，更具体地，80μm或更小。在精轧期间的压下率可以设定为使得板坯厚度(mm)与精轧之后的钢板厚度(mm)之比可以为3.5或更大，更具体地，4或更大。在精轧期间的累积压下率可以保持为40％或更大，同时不包括光整冷轧的每道次压下率可以保持为4％或更大。进行光整冷轧以在精轧的1至2道次中以相对低的压下率(小于5％)确保板的形状(确保平板)。冷却钢板可以在1.5℃/秒或更高的中心部分的冷却速率下进行。冷却钢板可以在2℃/秒至300℃/秒的平均冷却速率下进行。此外，本专利技术构思可以以许多不同的形式来例示，并且不应被解释为受限于本文中阐述的具体实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开内容彻底和完整，并向本领域技术人员充分传达本公开内容的范围。有益效果根据本公开内容的一个方面，可以提供具有相对高的屈服强度水平以及优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料。附图说明图1是使用光学显微镜捕获的示出了本专利技术的钢3在厚度方向上的中心部分的图像。具体实施方式本公开内容的专利技术人进行了研究和实验以改善厚钢材料的屈服强度、止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力，并基于其结果提出了本公开内容。在一个示例性实施方案中，可以控制钢材料的钢组成、组织和制造条件，从而改善厚钢材料的屈服强度、止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力。一个示例性实施方案的主要构思如下。1)适当控制钢组成以通过固溶强化来提高强度。具体地，优化锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)和硅(S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料，以重量％计包含：碳(C)：0.05％至0.09％，锰(Mn)：1.5％至2.0％，镍(Ni)：0.3％至0.8％，铌(Nb)：0.005％至0.04％，钛(Ti)：0.005％至0.04％，铜(Cu)：0.1％至0.5％，硅(Si)：0.05％至0.3％，铝(Al)：0.005％至0.05％，磷(P)：100ppm或更少，硫(S)：40ppm或更少，作为其剩余组分的铁(Fe)和不可避免的杂质，其中中心部分的显微组织以面积％计包含70％或更大的量的针状铁素体，10％或更小的量的珠光体，以及作为剩余组分的选自铁素体、贝氏体和马氏体‑奥氏体(MA)的一种或更多种；珠光体的等效圆直径为15μm或更小；在表面正下方的深度为2mm或更小的区域中的表面部分显微组织以面积％计包含30％或更大的量的铁素体，以及作为剩余组分的贝氏体、马氏体和珠光体中的一种或更多种；在焊接期间形成的热影响区(HAZ)以面积％计包含5％或更小的量的马氏体‑奥氏体(MA)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 KR 10-2015-01726871.一种具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料，以重量％计包含：碳(C)：0.05％至0.09％，锰(Mn)：1.5％至2.0％，镍(Ni)：0.3％至0.8％，铌(Nb)：0.005％至0.04％，钛(Ti)：0.005％至0.04％，铜(Cu)：0.1％至0.5％，硅(Si)：0.05％至0.3％，铝(Al)：0.005％至0.05％，磷(P)：100ppm或更少，硫(S)：40ppm或更少，作为其剩余组分的铁(Fe)和不可避免的杂质，其中中心部分的显微组织以面积％计包含70％或更大的量的针状铁素体，10％或更小的量的珠光体，以及作为剩余组分的选自铁素体、贝氏体和马氏体-奥氏体(MA)的一种或更多种；珠光体的等效圆直径为15μm或更小；在表面正下方的深度为2mm或更小的区域中的表面部分显微组织以面积％计包含30％或更大的量的铁素体，以及作为剩余组分的贝氏体、马氏体和珠光体中的一种或更多种；在焊接期间形成的热影响区(HAZ)以面积％计包含5％或更小的量的马氏体-奥氏体(MA)。2.根据权利要求1所述的具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料，其厚度为50mm或更大。3.根据权利要求1所述的具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料，其中，Cu与Ni的重量比(Cu/Ni重量比)为0.8或更小。4.根据权利要求1所述的具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料，其中在焊接期间的焊接热量输入为0.5kJ/mm至10kJ/mm。5.根据权利要求4所述的具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料，其中在焊接期间的焊接方法包括药芯焊丝电弧焊(FCAW)或埋弧焊(SAW)。6.根据权利要求1所述的具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料，其屈服强度为390MPa或更大。7.根据权利要求1至6中任一项所述的具有优异的止脆裂性和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学哲，张成豪，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：韩国,KR