低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板及其制造方法，采用超低C‑超低Si‑高Mn‑(Cu+Ni+Mo+高Cr)合金化‑(Ti+V+B)微合金化的成分体系作为基础，适当提高钢中酸溶Als含量且(％Als)≥10×[(％Nt)－0.292(％Ti)]，控制大角度贝氏体板条/马氏体板条晶界形成指数χ≥2.1、(％C)×[(％Si)+0.83(％Mo)+1.12(％Nb)+0.89(％Als)+0.45(％V)]≤0.031、DI指数×ζ×T开冷×[(T开冷‑T停冷)/(T开冷+T停冷)]/t≥1535，Ca处理且Ca/S比在1.00～3.00之间等冶金技术控制手段，优化CR+DQ+离线回火工艺T，使成品钢板的显微组织为均匀细小的下贝氏体+板条马氏体，平均晶团尺寸在20μm以下，获得优良的强塑性、强韧性。
800MPa grade tempered steel plate with low cost, high toughness and excellent weldability and its manufacturing method
【技术实现步骤摘要】
低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板及其制造方法
本专利技术涉及高强钢板，特别涉及一种低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板及其制造方法，其抗拉强度≥780MPa、屈服强度≥690MPa、-50℃夏比横向冲击功(单个值)≥47J、断裂延伸率δ5≥15％，具有优良焊接性。
技术介绍
众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中；低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分与制造工艺，其中强度、韧性、塑性及焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态；随着冶金科技不断地向前发展，人们对高强钢的韧性、塑性、焊接性提出更高的要求，即钢板在低温状态下，具有高强度、高延伸率、抗脆性断裂及塑性失稳断裂能力的同时，钢板焊接性能优良；并且在较低的制造成本条件下，大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢构件的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进一步提高强调质钢冷热加工性及服役过程中的安全可靠性；目前日韩欧盟范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，力图通过合金组合设优化计和革新制造工艺技术获得更好的显微组织匹配，超细化组织与结构，使高强钢获得更优良的强塑性、强韧性匹配。传统的抗拉强度≥780MPa的高强钢板主要通过离线调质工艺(RQ+T)生产；这就要求钢板必要具有足够高的淬透性与淬硬性，即淬透性指数DI≥2×成品钢板厚度【DI＝0.311C1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)】，以确保钢板具有足够高的强度、优良的低温韧性及沿板厚方向显微组织与性能的均匀性，因而不可避免地向钢中加入大量Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素，尤其加入大量的Ni元素不可避免(参见《CAMP-ISIJ》，Vol.4，1991，1949；《CAMP-ISIJ》，Vol.4，1991，1950；《CAMP-ISIJ》，Vol.7，1994，836；《CAMP-ISIJ》，Vol.7，1994，837；日本专利昭59－129724；平1－219121；《新日铁制钢研究》第314号-1984；《日本钢管技报》No.107-1985；《新日铁技报》第348号-1993；《川崎制铁技报》Vol.4(No.3)-1972；《川崎制铁技报》Vol.7(No.2)-1975)。更重要的是采用传统调质钢成分体系与制造工艺，不仅钢板制造周期长，制造成本高，含Cu、Ni高的废钢处理困难、限制了废钢回收再利用的效能；而且对于传统调质工艺生产的80公斤级调质钢，由于钢板合金含量较高，导致钢板延伸率较低、屈强比较高、焊接性较差(焊接冷裂纹敏感性高、焊接热影响区脆化度高、再热裂纹敏感等)、板厚方向性能均匀性控制难度较大等特点；而较低的延伸率不仅不利于钢板冷热加工性能，而且对钢板的抗疲劳性能、抗应力集中敏感性及结构稳定性影响较大，在水电工程中的压力水管与钢岔管、火电汽轮发电机及海洋平台结构、船用浮吊及巨型挖掘机等大型工程建设和大型装备上使用时，存在安全较大的隐患；因此大型疲劳重载钢结构采用高强钢时，一般希望80公斤级高强钢具有优良的强韧性、强塑性匹配，尤其抗拉延伸率δ5在18％以上。现有大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的强度和低温韧性，就改善钢板焊接能性，获得优良焊接热影响区HAZ低温韧性说明较少，更没有涉及如何在提高钢板抗拉强度的同时，提高钢板的抗拉延伸率及厚度方向力学性能均匀性(日本专利昭63－93845、昭63－79921、昭60－258410、特平开4－285119、特平开4－308035、平3－264614、平2－250917、平4－143246、美国专利USPatent5798004、欧洲专利EP0288054A2、《西山纪念技术讲座》第159-160，P79～P80)。中国专利号CN200710042357.6公开的“具有优良焊接性低屈强比HT780钢板及其制造方法；中国专利号CN200810036416.3公开的“强韧性、强塑性的钢板及其制造方法”；中国专利号CN200910048287公开的“低成本80公斤级特厚调质钢板及其制造方法”，虽然这些专利技术生产的钢板综合力学性能也达到很高水平：抗拉强度≥780MPa、屈服强度≥690MPa、-40℃及其以下温度夏比横向冲击功(单个值)≥47J，钢板焊接性优良；但是钢板中均不可避免地加入一定量的Cu、Ni合金元素，尤其要加入数量较多的Ni元素。还有其钢板化学成分不含Cu、Ni元素，但是冲击韧性只能满足-20℃及其以上温度要求(如中国专利号CN200910048287低成本80公斤级特厚调质钢板及其制造方法)。此外，采用控制轧制+离线淬火+回火工艺；这不仅制造工序多、制造周期长、制造成本高，而且制造过程耗能也相对较高(钢板轧制结束并自然空冷至室温，随后进行抛丸处理后，再次加热到淬火温度)，不利于节能与环保；而且采用离线淬火+回火工艺不能充分发挥合金元素淬透、淬硬性潜能，元素的淬透、淬硬性不能得到最大程度地发挥；因此为获得相同强度、韧性水平，必须添加更多的合金元素(尤其Ni、Mo、Cr等)，这不仅进一步增加了制造成本，而且损害钢板的焊接性，尤其对于超高强度钢板，焊接冷裂敏感性大幅度提高，需要在更高温度下焊接预热与后热(即PWHT)、合适的焊接热输入量范围更窄，相应地加工制作成本也就大幅度提高。中国专利号CN201210209649.5公开的“无镍高韧性80公斤级高强钢及其制造方法”，其采用无添加Cu、Ni等贵重合金元素，采用DQ工艺成功开发出，性能优异的800MPa级调质钢板，但低温韧性不能满足-50℃低温要求且钢板不能采用无预热焊接、焊接热输入也不能高于50kJ/cm。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板及其制造方法，在少量添加Cu、Ni合金元素的基础上，低成本地获得高强度的同时，钢板超低温韧性、焊接性也同样优异，且钢板可以承受大热输入焊接，并成功地解决了800MPa级调质钢板的强度、超低温韧性及焊接性之间的相互矛盾的问题；特别适用于水电压力水管、钢岔管、涡壳、海洋平台、大型工程机械、煤矿机械等大型钢结构及设备。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术采用超低C-超低Si-高Mn-(Cu+Ni+Mo+高Cr)合金化-(Ti+V+B)微合金化的成分体系作为基础，适当提高钢中酸溶Als含量且(％Als)≥10×[(％Nt)－0.292(％Ti)]，控制大角度贝氏体板条/马氏体板条晶界形成指数χ≥2.1、(％C)×[(％Si)+0.83(％Mo)+1.12(％Nb)+0.89(％Als)+0.45(％V)]≤0.031、DI指数×ζ×T开冷×[(T开冷-T停冷)/(T开冷+T停冷)]/t≥1535，Ca处理且Ca/S比在1.00～3.00之间等冶金技术控制手段，优化未再结晶控轧CR+在线淬火DQ+离线回火工艺T相结合，使成品钢板的显微组织本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板，其成分重量百分比为：C：0.05％～0.08％Si：≤0.10％Mn：1.55％～1.85％P：≤0.013％S：≤0.0030％Cu：0.10％～0.40％Ni：0.10％～0.40％Cr：0.50％～0.90％Mo：0.10％～0.30％Nb：0.010％～0.035％V：0.025％～0.055％Ti：0.007％～0.014％B：0.0010％～0.0018％Als：0.025％～0.060％N：≤0.0055％Ca：0.001％～0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质；且上述元素含量必须同时满足如下关系：控制大角度贝氏体板条/马氏体板条晶界形成指数χ≥2.1，χ＝1.33(％Mn)+(％Ni)+0.55(％Cu)+0.21(％Cr)‑0.93(％Mo)‑2.55(％Nb)‑1.91(％Ti)‑1.42(％V)；(％C)×[(％Si)+0.83(％Mo)+1.12(％Nb)+0.89(％Als)+0.45(％V)]≤0.031；DI指数×ζ×T开冷×[(T开冷‑T停冷)/(T开冷+T停冷)]/t≥1535，其中，ζ为在线淬火DQ淬透性因子，ζ取值1.4；t为成品钢板厚度，单位mm；DI＝0.367(％C)...
【技术特征摘要】
1.低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板，其成分重量百分比为：C：0.05％～0.08％Si：≤0.10％Mn：1.55％～1.85％P：≤0.013％S：≤0.0030％Cu：0.10％～0.40％Ni：0.10％～0.40％Cr：0.50％～0.90％Mo：0.10％～0.30％Nb：0.010％～0.035％V：0.025％～0.055％Ti：0.007％～0.014％B：0.0010％～0.0018％Als：0.025％～0.060％N：≤0.0055％Ca：0.001％～0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质；且上述元素含量必须同时满足如下关系：控制大角度贝氏体板条/马氏体板条晶界形成指数χ≥2.1，χ＝1.33(％Mn)+(％Ni)+0.55(％Cu)+0.21(％Cr)-0.93(％Mo)-2.55(％Nb)-1.91(％Ti)-1.42(％V)；(％C)×[(％Si)+0.83(％Mo)+1.12(％Nb)+0.89(％Als)+0.45(％V)]≤0.031；DI指数×ζ×T开冷×[(T开冷-T停冷)/(T开冷+T停冷)]/t≥1535，其中，ζ为在线淬火DQ淬透性因子，ζ取值1.4；t为成品钢板厚度，单位mm；DI＝0.367(％C)0.5[1+0.7(％Si)][(1+3.33(％Mn)][(1+0.35(％Cu)][(1+0.36(％Ni)][(1+2.16(％Cr)][(1+3(％Mo)][(1+1.75(％V)][(1+1.77(％Al)][(1+200(％B)]×25.4，单位mm；T开冷为在线淬火DQ的淬火温度，即加速冷却的开始温度，T停冷为在线淬火DQ的淬火结束温度，即加速冷却的停止温度，温度单位为℃；Als含量且(％Als)≥10×[(％Nt)－0.292(％Ti)]；Ca处理且Ca/S比在1.00～3.00之间。2.如权利要求1所述的低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板，其特征是，所述钢板的显微组织为均匀细小的下贝氏体+板条马氏体。3.如权利要求1或2所述的低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板，其特征是，所述钢板的抗拉强度≥780MPa、屈服强度≥690MPa、-50℃夏比横向冲击功单个值≥47J、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘自成，甘青松，吴勇，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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