具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及用于压力容器、离岸结构等的钢材，更具体地，涉及具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材及其制造方法，所述高强度钢材包含0.04重量％至0.14重量％的碳(C)、0.05重量％至0.60重量％的硅(Si)、0.6重量％至1.8重量％的锰(Mn)、0.005重量％至0.06重量％的可溶性铝(Sol.Al)、0.005重量％至0.05重量％的铌(Nb)、0.01重量％或更小(不包括0重量％)的钒(V)、0.001重量％至0.015重量％的钛(Ti)、0.01重量％至0.4重量％的铜(Cu)、0.01重量％至0.6重量％的镍(Ni)、0.01重量％至0.2重量％的铬(Cr)、0.001重量％至0.3重量％的钼(Mo)、0.0002重量％至0.0040重量％的钙(Ca)、0.001重量％至0.006重量％的氮(N)、0.02重量％或更小(不包括0重量％)的磷(P)、和0.003重量％或更小(不包括0重量％)的硫(S)，以及余量为Fe和其他不可避免的杂质；并且包含铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体‑奥氏体(MA)复合相的混合组织作为显微组织，其中MA相的分数为3.5％或更小(不包括0％)。

High strength steel with excellent low temperature strain aging impact characteristics and manufacturing method thereof

The invention relates to steel for pressure vessels, offshore structures, and more specifically, high strength steel with excellent low temperature strain aging impact characteristics and its manufacturing methods. The high strength steel includes 0.04% to 0.14 weight% carbon (C), 0.05% to 0.60 wt% silicon (Si), 0.6 weight to 1.8 weight. The amount of manganese (Mn), 0.005 weight% to 0.06 wt% of soluble aluminum (Sol.Al), 0.005% to 0.05 wt% niobium (Nb), 0.01 weight% or smaller (V), 0.001% to 0.015 wt% titanium (Ti), 0.01 weight% to 0.4 wt% copper (Cu), 0.01 weight% to 0.6 weight% nickel (Ni), 0.01% to 0.2 weight% of chromium (Cr), 0.001% to 0.3 wt% of molybdenum (Mo), 0.0002 weight to 0.0040 weight% of calcium (Ca), 0.001 weight% to 0.006 weight% of nitrogen (N), 0.02 weight% or less (excluding 0 weight%) of phosphorus (P), and 0.003 weight% or less (excluding 0 weight%) sulfur (S), and the allowance A mixture of ferrite, pearlite, bainite and martensitic austenite (MA) composite phase is composed of Fe and other unavoidable impurities, in which the fraction of the MA phase is 3.5% or less (excluding 0%).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材及其制造方法
本公开内容涉及用作用于压力容器、离岸结构等的材料的钢材，更具体地，涉及具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材及其制造方法。
技术介绍
近来，由于能源的枯竭，采矿区域已移至深海区或极寒区，并因此，采矿和储存设施变得越来越大且越来越复杂。要求用于其中的钢材具有优异的低温韧性以确保高强度和设备稳定性以减轻重量。同时，由于在制造如上所述的具有强度和韧性的钢材以形成钢管或其他复杂结构的过程中经常发生冷变形，因此要求钢材显著避免由于冷变形引起的应变时效所导致的韧性降低。由于应变时效引起的韧性降低的机理如下：将通过夏氏(Charpy)冲击试验测量的钢材的韧性通过试验温度下的屈服强度与断裂强度之间的相关关系来解释；当钢材在试验温度下的屈服强度高于断裂强度时，钢材发生脆性断裂而没有延性断裂，因此冲击能量值降低，但是当屈服强度低于断裂强度时，钢材变形为延性的，因此在加工硬化期间吸收冲击能量，并且当屈服强度达到断裂强度时变为发生脆性断裂。也就是说，随着屈服强度与断裂强度之间的差异增大，变形为延性的钢材的量增加，使得待吸收的冲击能量增加。因此，在使钢材经历冷变形以用于制造形成钢管或其他复杂结构时，钢材的屈服强度随着变形继续而增加，并因此，与断裂强度的差异变小，伴随着冲击韧性降低。因此，为了防止由冷变形引起的韧性降低，常规地，已经提出并应用以下方法：显著降低钢材中使用的碳(C)或氮(N)的量或者添加元素(例如，钛(Ti)、钒(V)等)以使这些元素以最小量或更大析出，以用于抑制因变形后的时效现象所引起的强度增加的方法；在冷变形之后进行SR(应力消除)热处理以减少产生于钢材中的位错等，由此降低由加工硬化而增加的屈服强度的方法；添加元素(例如，镍(Ni)等)以降低堆垛层错能以促进位错的移动，以用于增加钢材在低温下的延性的方法；等等。然而，随着结构等不断变得更大且更复杂，钢材所需的冷变形量增加，并且使用环境的温度也降低至北冰洋温度的水平。因此，用常规方法难以有效地防止由钢材的应变时效引起的韧性降低。(非专利文献1)Ti添加对低碳钢线材的应变时效的影响(EffectofTiadditiononstrainagingoflow-carbonsteelwirerod)(IkuoOchiai,HiroshiOhba,IronandSteel,第75卷(1989),第4期,第642-页)(非专利文献2)加工变量对高强度低合金V和V-N钢的机械特性和应变时效的影响(Theeffectofprocessingvariablesonthemechanicalpropertiesandstrainageingofhigh-strengthlow-alloyVandV-Nsteels)(V.K.Heikkinen和J.D.Boyd,CANADIANMETALLURGICALQUARTERLY第15卷第3期(1976),第219-页)
技术实现思路
技术问题本公开内容的一个方面为提供这样的钢材及其制造方法：其不仅可以确保高强度和高韧性，而且还可以显著避免由于冷变形引起的强度降低，从而适当地用作压力容器、离岸结构等的材料。技术方案根据本公开内容的一个方面，具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材包含0.04重量％至0.14重量％的碳(C)、0.05重量％至0.60重量％的硅(Si)、0.6重量％至1.8重量％的锰(Mn)、0.005重量％至0.06重量％的可溶性铝(Sol.Al)、0.005重量％至0.05重量％的铌(Nb)、0.01重量％或更小(不包括0重量％)的钒(V)、0.001重量％至0.015重量％的钛(Ti)、0.01重量％至0.4重量％的铜(Cu)、0.01重量％至0.6重量％的镍(Ni)、0.01重量％至0.2重量％的铬(Cr)、0.001重量％至0.3重量％的钼(Mo)、0.0002重量％至0.0040重量％的钙(Ca)、0.001重量％至0.006重量％的氮(N)、0.02重量％或更小(不包括0重量％)的磷(P)、和0.003重量％或更小(不包括0重量％)的硫(S)，以及余量为Fe和其他不可避免的杂质；以及包含铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体-奥氏体(MA)复合相的混合组织作为显微组织，其中MA相的分数为3.5％或更小(不包括0％)。根据本公开内容的另一个方面，用于制造具有低温应变时效冲击特性的高强度钢材的方法包括将满足上述组分组成的钢板坯再加热至1080℃至1250℃的范围内的温度；控制轧制经再加热的板坯至780℃或更高的轧制终了温度(rollingendtemperature)，由此制造热轧钢板；通过风冷或水冷使所述热轧钢板冷却；以及在冷却之后，使所述热轧钢板经历850℃至960℃的温度范围内的正火热处理。有益效果如上所述，根据本公开内容的一个示例性实施方案，可以提供具有优异的低温应变时效冲击特性，同时具有高强度的热处理钢材，并且所述钢材可以适当地用作用于压力容器、离岸结构等的材料，遵循更大和更复杂的趋势。附图说明图1是表示根据本公开内容的一个方面的钢材的拉伸曲线中下屈服强度(loweryieldstrength)和抗拉强度的图。具体实施方式随着用作用于压力容器、离岸结构等的材料的钢材的冷变形量不断增加，本专利技术人对可以防止由应变时效引起的钢材的韧性降低同时具有高强度和高韧性的钢材的开发进行了深入研究，结果，确定可以提供具有有利于由钢组分组成和制造条件的优化确保上述物理特性的显微组织的钢材，从而完成本公开内容。特别地，本公开内容的钢材可以通过优化钢组分组成中对MA相形成具有影响的元素的含量而显著减少MA相(马氏体-奥氏体复合相)来有效地防止由应变时效引起的韧性降低。下文中，将详细描述本公开内容。优选的是根据本公开内容的一个方面的具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材包含0.04重量％至0.14重量％的碳(C)、0.05重量％至0.60重量％的硅(Si)、0.6重量％至1.8重量％的锰(Mn)、0.005重量％至0.06重量％的可溶性铝(Sol.Al)、0.005重量％至0.05重量％的铌(Nb)、0.01重量％或更小(不包括0重量％)的钒(V)、0.001重量％至0.015重量％的钛(Ti)、0.01重量％至0.4重量％的铜(Cu)、0.01重量％至0.6重量％的镍(Ni)、0.01重量％至0.2重量％的铬(Cr)、0.001重量％至0.3重量％的钼(Mo)、0.0002重量％至0.0040重量％的钙(Ca)、0.001重量％至0.006重量％的氮(N)、0.02重量％或更小(不包括0重量％)的磷(P)、和0.003重量％或更小(不包括0重量％)的硫(S)。下文中，将详细描述如上所述控制由本公开内容提供的高强度钢材的合金组分的原因。本文中，除非另有说明，否则各组分的含量是指重量％。C：0.04％至0.14％碳(C)(对确保钢的强度有利的元素)与珠光体或铌(Nb)、氮(N)等结合而作为碳氮化物存在，并因此是用于确保抗拉强度的主要元素。该C的含量小于0.04％不是优选的，因为基体上的抗拉强度可能降低；而当含量大于0.14％时，可能过量产生珠光体，因此低温应变时效冲击特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材，所述钢材包含：0.04重量％至0.14重量％的碳(C)、0.05重量％至0.60重量％的硅(Si)、0.6重量％至1.8重量％的锰(Mn)、0.005重量％至0.06重量％的可溶性铝(Sol.Al)、0.005重量％至0.05重量％的铌(Nb)、0.01重量％或更小(不包括0重量％)的钒(V)、0.001重量％至0.015重量％的钛(Ti)、0.01重量％至0.4重量％的铜(Cu)、0.01重量％至0.6重量％的镍(Ni)、0.01重量％至0.2重量％的铬(Cr)、0.001重量％至0.3重量％的钼(Mo)、0.0002重量％至0.0040重量％的钙(Ca)、0.001重量％至0.006重量％的氮(N)、0.02重量％或更小(不包括0重量％)的磷(P)和0.003重量％或更小(不包括0重量％)的硫(S)，以及余量为Fe和其他不可避免的杂质；以及包含作为显微组织的铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体‑奥氏体(MA)复合相的混合组织，其中MA相的分数为3.5％或更小(不包括0％)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.15 KR 10-2015-01789771.一种具有优异的低温应变时效冲击特性的高强度钢材，所述钢材包含：0.04重量％至0.14重量％的碳(C)、0.05重量％至0.60重量％的硅(Si)、0.6重量％至1.8重量％的锰(Mn)、0.005重量％至0.06重量％的可溶性铝(Sol.Al)、0.005重量％至0.05重量％的铌(Nb)、0.01重量％或更小(不包括0重量％)的钒(V)、0.001重量％至0.015重量％的钛(Ti)、0.01重量％至0.4重量％的铜(Cu)、0.01重量％至0.6重量％的镍(Ni)、0.01重量％至0.2重量％的铬(Cr)、0.001重量％至0.3重量％的钼(Mo)、0.0002重量％至0.0040重量％的钙(Ca)、0.001重量％至0.006重量％的氮(N)、0.02重量％或更小(不包括0重量％)的磷(P)和0.003重量％或更小(不包括0重量％)的硫(S)，以及余量为Fe和其他不可避免的杂质；以及包含作为显微组织的铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体-奥氏体(MA)复合相的混合组织，其中MA相的分数为3.5％或更小(不包括0％)。2.根据权利要求1所述的高强度钢材，其中铌(Nb)以0.02％至0.05％的量被包含在内。3.根据权利要求1所述的高强度钢材，其中除铁素体以外的其余相的分数之和为18％或更小(不包括0％)。4.根据权利要求1所述的高强度钢材，其中铁素体晶粒度平均为15μm或更小。5.根据权利要求1所述的高强度钢材，包含以重量比计为0.01％或更大的具有300nm或更小的平均尺寸的碳氮化物。6.根据权利要求1所述的高强...

【专利技术属性】
技术研发人员：严庆根，金佑谦，李弘周，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：韩国,KR