具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材及其制造方法技术

本发明专利技术的一个实施方案提供了具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢及其制造方法，所述超厚结构钢按重量％计包含0.03％至0.08％的C、1.6％至2.2％的Mn、0.6％至1.3％的Ni、0.005％至0.03％的Nb、0.005％至0.02％的Ti、0.1％至0.4％的Cu、100ppm或更少的P、40ppm或更少的S、1.5ppm或更少的H、以及余量的Fe和其他不可避免的杂质，其中按面积分数计显微组织中的针状铁素体与粒状贝氏体之和为80％或更大，基于钢的厚度中心的

【技术实现步骤摘要】
具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材及其制造方法
[0001]本申请是申请日为2019年12月2日、申请号为“201980084490.9”、专利技术名称为“具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材及其制造方法”的中国专利申请的分案申请，原申请是国际申请PCT/KR2019/016840的中国国家阶段申请。


[0002]本公开涉及具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材及制造其的方法。

技术介绍

[0003]近年来，在国内外造船业等中使用的结构设计方面已经需要开发超厚高强度钢材。当高强度钢用于设计结构时，可以使这样的结构减轻以获得经济效益，并且可以使钢板变薄以同时确保易于加工和焊接操作。
[0004]通常，当使用超厚钢板制造高强度钢时，整体组织可能由于总压下率的提高而变形不充分。因此，组织可能变粗大，并且在淬火过程中可能由于大的厚度而出现表面部分与中心部分的冷却速率之间的差异，使得粗大的低温转变相例如贝氏体等可能在表面部分上形成，从而导致难以确保韧性。
[0005]详细地，仅现有的海事结构需要保证代表结构稳定性的脆裂萌生抗力。近年来，存在其中即使是造船领域例如超大型船舶中的一次结构也需要保证脆裂萌生抗力的情况越来越多。然而，当中心部分中产生粗大的低温转变相或存在不均匀缺陷时，脆裂萌生抗力可能显著降低。因此，改善超厚高强度钢材的脆裂萌生抗力可能非常困难。
[0006]此外，在脆裂萌生抗力的情况下，已经集中进行了关于确保焊接区的物理特性的研究，但是，基础材料自身的脆裂萌生抗力的保证近年来一直在提高。然而，当制造超厚钢板时，大量合金元素的添加和压下率的降低可能导致去除中心部分中出现的缺陷非常困难。由于这样的残留缺陷，可能难以保证基础材料自身的脆裂萌生抗力。此外，这样的残留缺陷可能降低焊接区的脆裂萌生抗力。
[0007]在现有的屈服强度为500MPa或更高的超厚高强度钢材的情况下，为了改善焊接区的脆裂萌生抗力，为以下做出了努力：使用氮化钛(TiN)细化热影响区的显微组织(参见专利文献1)，使用氧化物冶金在热影响区中形成铁素体(参见专利文献2)，或者设计并应用低合金组分。遗憾的是，这样的努力可能对改善焊接区的脆裂萌生抗力稍有帮助，但可能不是对脆裂萌生抗力的降低有主要影响的残留缺陷的根本对策。因此，存在对新方法的需求。
[0008][相关技术文献][0009](专利文献1)日本特许专利公开第2010
‑
095781号
[0010](专利文献2)日本特许专利公开第2009
‑
138255号

技术实现思路

[0011]技术问题
[0012]本公开的一个方面在于提供具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材及制造其
的方法。
[0013]技术方案
[0014]根据本公开的一个方面，具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材按重量％计包含C：0.03％至0.08％、Mn：1.6％至2.2％、Ni：0.6％至1.3％、Nb：0.005％至0.03％、Ti：0.005％至0.02％、Cu：0.1％至0.4％、P：100ppm或更少、S：40ppm或更少、H：1.5ppm或更少、以及余量的Fe和不可避免的杂质。按面积分数计，显微组织中的针状铁素体与粒状贝氏体之和为80％或更大，距钢材的厚度中心
±
1mm区域中的每1mm2单位面积具有30μm或更大尺寸的裂纹的总长度之和为130μm或更小，以及屈服强度为500MPa或更高。
[0015]根据本公开的另一个方面，制造具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材的方法包括：制备钢水，所述钢水按重量％计包含C：0.03％至0.08％、Mn：1.6％至2.2％、Ni：0.6％至1.3％、Nb：0.005％至0.03％、Ti：0.005％至0.02％、Cu：0.1％至0.4％、P：100ppm或更少、S：40ppm或更少、H：1.5ppm或更少、以及余量的Fe和不可避免的杂质；对钢水进行连铸以获得钢坯；将钢坯再加热至1000℃至1150℃的温度；在900℃至1150℃的温度下，对经再加热的钢坯进行粗轧；基于1/4t(其中“t”为钢材的厚度)，在Ar3或更高的温度下对经粗轧的钢坯进行精轧，以获得热轧钢材；以及以3℃/秒或更高的冷却速率将热轧钢材冷却至300℃至600℃的温度，钢水的制备包括对钢水进行RH
‑
精炼15分钟至40分钟。
[0016]有益效果
[0017]如上所述，钢的中心部分的缺陷可以有效地减少以提供具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材及制造其的方法。
具体实施方式
[0018]在下文中，将描述具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材。首先，将描述本公开的合金组成。除非另有说明，否则以下所述的合金组成的含量以重量％表示。
[0019]C：0.03％至0.08％
[0020]由于C是确保基本强度中的最重要元素，因此C可能需要以适当的范围包含在钢中。当C含量多于0.08％时，在基础材料和热影响区中可能形成大量的马氏体
‑
奥氏体(MA)组分和低温转变相，从而使韧性劣化。当C含量低于0.03％时，强度可能降低。因此，C的含量优选地在0.03％至0.08％的范围内。C含量的下限可以详细地为0.035％，进一步详细地为0.037％，并且更进一步详细地为0.04％。C含量的上限可以详细地为0.075％，进一步详细地为0.07％，并且更进一步详细地为0.065％。
[0021]Mn：1.6％至2.2％
[0022]Mn可以是通过固溶强化来改善强度和改善淬透性以形成低温转变相的有用元素。为了满足通过本公开获得的500MPa的屈服强度，可以以1.6％或更多的量添加Mn。然而，当Mn含量多于2.2％时，由于淬透性的过度提高而促进了上贝氏体和马氏体的形成，从而显著降低冲击韧性和脆裂萌生抗力。因此，Mn的含量可以详细地在1.6％至2.2％的范围内。Mn含量的下限可以详细地为1.65％，进一步详细地为1.7％，并且更进一步详细地为1.8％。Mn含量的上限可以详细地为2.15％，进一步详细地为2.1％，并且更进一步详细地为2.05％。
[0023]Ni：0.6％至1.3％
[0024]Ni可以是用于促进相对低温下的位错交叉滑移以改善冲击韧性和用于改善淬透
性以提高强度的重要元素。为了改善屈服强度为500MPa的高强度钢的冲击韧性和脆裂萌生抗力，Ni可以详细地以0.6％或更多的量添加。然而，当Ni的含量多于1.3％时，淬透性可以过度提高，使得可以形成低温转变相，从而降低韧性并增加制造成本。因此，Ni的含量可以在0.6％至1.3％的范围内。Ni含量的下限可以详细地为0.65％，进一步详细地为0.7％，并且更进一步详细地为0.75％。Ni含量的上限可以详细地为1.25％，进一步详细地为1.2％，并且更进一步详细地为1.15％。
[0025]Nb：0.005％至0.03％
[0026]Nb可以以Nb本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材，所述超厚结构钢材按重量％计包含C：0.03％至0.08％、Mn：1.6％至2.2％、Ni：0.6％至1.3％、Nb：0.005％至0.03％、Ti：0.005％至0.02％、Cu：0.1％至0.4％、P：100ppm或更少、S：40ppm或更少、H：1.5ppm或更少、以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中按面积分数计，显微组织中的针状铁素体与粒状贝氏体之和为80％或更大，距所述钢材的厚度中心
±
1mm区域中的每1mm2单位面积具有30μm或更大尺寸的裂纹的总长度之和为130μm或更小，以及屈服强度为500MPa或更高。2.根据权利要求1所述的具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材，其中所述显微组织的余量组织为上贝氏体、马氏体
‑
奥氏体(MA)组分和退化珠光体中的一种或更多种。3.根据权利要求1所述的具有优异的脆裂萌生抗力的超厚结构钢材，其中所述钢材的基础材料在
‑
10℃的温度下的裂纹尖端张开位移(CTOD)平均值为0.4mm或更大，以及所述钢材的中心部分的冲击转变温度为
‑
40℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学哲，
申请(专利权)人：浦项股份有限公司，
类型：发明
国别省市：