一种含Cu高强船板钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含Cu高强船板钢及其制备方法，属于合金材料技术领域，解决了现有技术中高强船板钢焊接性能不佳、生产工艺复杂、生产成本高的问题。上述钢板的化学成分重量百分比为：C≤0.04％，Si：0.15

【技术实现步骤摘要】
一种含Cu高强船板钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金材料
，尤其涉及一种含Cu高强船板钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]轧后直接淬火技术，相较于离线淬火因具有流程短、能耗低、工艺成本低等优点，在工程机械、煤炭开采等民用装备制造用高强钢的生产中得到了广泛的应用。目前我国高强船板钢主要采用热轧后离线淬火加回火的调质热处理工艺生产，相对来说离线淬火流程长、能耗高、工艺成本高，且随着强度级别的升高，只能通过增加合金元素含量的方式来提高强度。近年来，为了降低造船成本、提高建造效率，应用了超低碳设计、微合金化技术、控轧控冷技术及Cu时效强化技术的含Cu高强船板钢逐渐受到了更多的关注，而直接淬火技术在含Cu高强船板钢中的应用较少。
[0003]近年来，相关学者针对采用直接淬火工艺的高强船板钢开展了一定的研究工作。专利申请号为201611116358.6的专利技术方案公开了一种贝氏体/马氏体/奥氏体高韧易焊接船板钢，其钢中各组分按质量百分比计为C：0.020
‑
0.060％，Ni：1.50
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3.50％，Cu：1.00
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2.00％，Mo：0.10
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0.60％，Cr：0.20
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0.60％，Mn：0.80
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1.20％，Si：0.20
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0.50％，Nb：0.040
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0.080％，Ti：0.005
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0.020％，Al：0.010
>‑
0.050％，P≤0.006％，S≤0.001％，采用直接淬火、两相区淬火、回火热处理等处理工艺，得到具有较高强韧性的三相组织船板钢。但制造工艺复杂，直接淬火后还需进行离线的淬火与回火热处理，生产成本高、效率低。专利申请号为201310103107.4的专利技术方案公开了一种采用直接淬火工艺的超高强船板钢，其各组分按质量百分比计为C：0.05
‑
0.15％、Si：0.15
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0.50％、Mn：0.60
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1.4％、P：0.005
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0.015％、S≤0.005％、Als：0.03
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0.08％、N≤0.005％、Cu：0.15
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0.40％、Ni：0.20
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0.50％、Cr：0.08
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0.40％、Mo：0.08
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0.45％、还含有V、Ni、Ti、Ca中至少一种元素，轧后进行直接淬火，回火后进行回火空冷，获得了缩短了工艺流程的超高强船板钢，但其碳含量较高，强度较低，屈服强度在500MPa左右，抗拉强度在600MPa左右。
[0004]综上所述，目前采用复杂处理工艺制备的高强船板钢存在制造效率低、成本高、焊接性能不佳的技术缺陷，而采用直接淬火、回火空冷处理工艺制备的船板钢则存在力学性能较差的技术缺陷。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种采用直接淬火工艺的含Cu高强船板钢及其制备方法，用以解决现有高强船板钢制造效率低、成本高、焊接性能不佳的问题。
[0006]本专利技术提供了一种含Cu高强船板钢，其化学成分重量百分比为：C≤0.04％，Si：0.15
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0.25％，Mn：0.4
‑
0.6％，Ni：1.5
‑
2.0％，Cr：0.4
‑
0.7％，Cu：1.0
‑
1.3％，Mo：0.2
‑
0.3％，V：0.1
‑
0.2％，其余为Fe及其他不可避免的杂质。
[0007]进一步的，化学成分重量百分比为：C：0.03
‑
0.04％，Si：0.20
‑
0.25％，Mn：0.4
‑
0.6％，Ni：1.5
‑
2.0％，Cr：0.6
‑
0.7％，Cu：1.0
‑
1.3％，Mo：0.2
‑
0.3％，V：0.15
‑
0.2％，其余为
Fe及其他不可避免的杂质。
[0008]进一步的，所述含Cu高强船板钢碳当量指数：Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+Cu)/5+(Ni+Cu)/15≤0.6；冷裂纹指数：Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.25。
[0009]进一步的，所述高强船板钢的显微组织为回火马氏体+极少量不可避免的其他形态晶体或杂质。
[0010]进一步的，所述回火马氏体板条宽度为50
‑
250nm。
[0011]本专利技术还提供了一种制备上述高强船板钢的制备方法，包括具体步骤如下：
[0012]S1：按照上述配方中的各组分含量配置原料进行冶炼，通过转炉、电炉或感应炉冶炼获得上述化学成分的钢液，然后采用连铸铸成坯料；
[0013]S2：将坯料进行控制轧制，控制轧制分粗轧与精轧两阶段，得到热轧板；
[0014]S3：将热轧板进行线上直接淬火，冷却方式为水冷；
[0015]S4：进行回火热处理后空冷至室温，得到含Cu高强船板钢。
[0016]进一步的，所述步骤S2具体包括：
[0017]S201：粗轧，粗轧温度1150
‑
950℃，粗轧压下量65
‑
75％；
[0018]S202：精轧，精轧终轧温度950
‑
850℃，精轧压下量50
‑
60％。
[0019]进一步的，所述步骤S3水冷速度为20
‑
40℃/s。
[0020]进一步的，所述步骤S3最终冷却温度不高于150℃。
[0021]进一步的，所述步骤S4具体包括：将步骤S3制得的半成品钢板加热至550℃
‑
650℃，保温1
‑
2h后空冷至室温。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0023]a)本专利技术提供的含Cu高强船板钢由于具有较低的C含量，且添加了Cu、Mo、V等元素，通过元素协同析出作用，进一步降低了成品钢中C元素的含量，相比现有的高强船板钢具有更低的碳当量、冷裂纹指数，具有更好的焊接性能，并且能够实现无预热焊接；进而提升了船体焊接效率，降低了后续的焊接成本。
[0024]b)本专利技术提供的含Cu高强船板钢通过组分合理组合、配比范围优化及配套制备方法的协同作用，形成了以细晶回火马氏体(体积占比接近100％，回火马氏体板条宽度为50
‑
250nm)为主要组织结构的高强船板钢，具有优异的力学性能，屈服强度≥590MPa，抗拉强度≥670MPa。
[0025]具体机理为：在控轧控冷过程中在奥氏体再结晶温度区间进行粗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含Cu高强船板钢，其特征在于：化学成分重量百分比为：C≤0.04％，Si：0.15
‑
0.25％，Mn：0.4
‑
0.6％，Ni：1.5
‑
2.0％，Cr：0.4
‑
0.7％，Cu：1.0
‑
1.3％，Mo：0.2
‑
0.3％，V：0.1
‑
0.2％，其余为Fe及其他不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的含Cu高强船板钢，其特征在于：化学成分重量百分比为：C：0.03
‑
0.04％，Si：0.20
‑
0.25％，Mn：0.4
‑
0.6％，Ni：1.5
‑
2.0％，Cr：0.6
‑
0.7％，Cu：1.0
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1.3％，Mo：0.2
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0.3％，V：0.15
‑
0.2％，其余为Fe及其他不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的含Cu高强船板钢，其特征在于：碳当量指数：Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+Cu)/5+(Ni+Cu)/15≤0.6；冷裂纹指数：Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.25。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的含Cu高强船板钢，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周乃鹏，张正延，柴锋，罗小兵，王天琪，
申请(专利权)人：中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：