冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢及其制备方法和应用技术

本申请提供一种冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢及其制备方法和应用。该高强度结构钢由以下成分组成：C0.06

【技术实现步骤摘要】
冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及合金领域，尤其涉及一种冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]各行业对钢铁材料的强度提出了更高的要求，这极大推动了汽车大梁钢的生产与发展。目前高强度结构钢多采用Nb、Ti、V等进行微合金化，实现钢材强韧性、焊接性的提升。冷裂纹敏感系数Pcm（Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo+15V+5B）是初步判断焊接性最直接方法。随后，利用HAZ的最大硬度HVmax判断钢材的冷裂敏感性。钢材在焊接处有很大程度裂纹倾向，此处冷裂纹敏感系数指数增加，钢材焊接性能极差。一般情况添加较高含量Mo、Mn、Cr合金元素改善其焊接性能，不仅导致成本升高，还导致裂纹敏感系数增加。
[0003]申请号CN202010595871.8的专利申请公开了一种冷裂纹敏感系数≤0.25的易焊接超高强钢及生产方法，该专利技术添加了较高含量的Cr、Mo、Nb的贵金属元素，不仅冷裂纹敏感系数高，而且生产成本更高使钢材的应用场景受到了一定的限制。
[0004]申请号CN202111596894.1的专利申请公开了一种冷裂纹敏感系数≤0.19的620MPa级高强钢及其生产方法，该专利技术所得钢材屈服强度达到649MPa，抗拉强度达到716MPa，延伸率达到16.5%。但是其各项性能还难以满足实际需要。
[0005]开发一种单钛强化、成本低、强韧度高、焊机性能高的冷裂纹敏感系数≤0.13的700MPa高强度结构钢，提高钢材的性能，增加利润，节约资源，对钢铁工业的发展至关重要。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢及其制备方法和应用，以解决上述问题。
[0007]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：一种冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢，以质量百分比计算，由以下成分组成：C：0.06
‑
0.08%，Si：0.09
‑
0.10%，Mn：0.8
‑
1.2%，P≤0.017%，S≤0.006%，Ni：0.020
‑
0.023%，Cr：0.02
‑
0.04%，Cu：0.02
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0.03%，Zr：0.005
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0.008%，Ti：0.08
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0.12%，N：0.0026
‑
0.0048%，Al：0.024
‑
0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其中，Ti、Mn、Cu、Si含量满足如下关系式：3.8<47.3[Ti]‑
258.8[Ti]2+487.9[Ti]3+1.6[Mn]+0.21[Cu]+[Si]<4.6。
[0008]本申请还提供一种所述的冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢的制备方法，包括：将原料依次进行铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取和回火。
[0009]优选地，所述转炉冶炼开始时，铁水中S含量≤0.015%；所述转炉冶炼结束时，S含量≤0.006%，C含量为0.04%
‑
0.06%，氧含量≤600ppm。
[0010]优选地，所述LF精炼过程中生石灰380
‑
420kg/吨、精炼渣20
‑
25kg/吨；所述LF精炼过程中加入含钛包芯线后，吹氩10min
‑
15min。
[0011]优选地，所述转炉冶炼的开始温度1280
‑
1320℃，结束温度为1710
‑
1730℃，吹炼时间为15
‑
19min；所述LF精炼的温度为1590
‑
1640℃，时间为14
‑
29min。
[0012]优选地，所述连铸的拉速为1.15m/min
‑
1.35m/min。
[0013]优选地，所述连铸在开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露。
[0014]优选地，轧制过程中铸坯加热温度为1230℃
‑
1280℃，所述粗轧的温度为1070℃
‑
1110℃，所述精轧的温度为890℃
‑
1078℃。
[0015]优选地，所述冷却以18
‑
20℃/s至630℃，所述卷取的温度为590℃
‑
630℃，所述回火的温度为540℃
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560℃。
[0016]本申请还提供一种所述的冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢的应用，用于汽车、船舶和石油钻探设备的制造。
[0017]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：本申请提供的裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢，对各元素及其含量的优化，通过单Ti元素提升产品强韧性、焊接性的成分设计，降低了产品的合金添加成本；提高了钢材的综合性能，保证了钢材的屈服强度、抗拉强度大于700MPa，产品生产厚度适用于4
‑
5mm的板材。按照当前市场合金价格计算，可使每吨钢经济效益增加90
‑
100元/吨。
[0018]本申请提供的冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢的制备方法，采用Ti微合金化生产，可以提高材料的强度和焊接性能，提高了钢材的力学性能，解决了汽车、船舶和石油钻探等强韧性、焊接性问题。
[0019]本申请提供的冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢，可广泛应用于汽车、船舶和石油钻探设备等制造。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0021]图1为实施例1所得高强度结构钢中组织形貌照片；图2为实施例1所得高强度结构钢焊接热影响区图；图3为实施例1所得高强度结构钢应力应变曲线图；图4为对比例1所得高强度结构钢中组织形貌照片；图5为对比例1所得高强度结构钢焊接热影响区图；图6为对比例5所得高强度结构钢中晶粒形貌照片。
具体实施方式
[0022]如本文所用之术语：
“
由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0023]连接词“由
……
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢，其特征在于，以质量百分比计算，由以下成分组成：C：0.06
‑
0.08%，Si：0.09
‑
0.10%，Mn：0.8
‑
1.2%，P≤0.017%，S≤0.006%，Ni：0.020
‑
0.023%，Cr：0.02
‑
0.04%，Cu：0.02
‑
0.03%，Zr：0.005
‑
0.008%，Ti：0.08
‑
0.12%，N：0.0026
‑
0.0048%，Al：0.024
‑
0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其中，Ti、Mn、Cu、Si含量满足如下关系式：3.8<47.3[Ti]
‑
258.8[Ti]2+487.9[Ti]3+1.6[Mn]+0.21[Cu]+[Si]<4.6。2.一种权利要求1所述的冷裂纹敏感系数小于等于0.13的700MPa高强度结构钢的制备方法，其特征在于，包括：将原料依次进行铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取和回火。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼开始时，铁水中S含量≤0.015%；所述转炉冶炼结束时，S含量≤0.006%，C含量为0.04%
‑
0.06%，氧含量≤600ppm。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述LF精炼过程中加入生石灰3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树峰，陈玉凤，张江山，车智超，刘威，李京社，薛启河，白军，张俊粉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：