【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接用厚钢板制造，特别涉及一种大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板及其制造方法。
技术介绍
1、在造船、建筑等领域已广泛采用高强低合金厚钢板，为了提高这些厚钢板的焊接效率，已经开发了以气电立焊、电渣焊为代表的大线能量、单道次焊接方法。相比于传统厚板钢焊接，大线能量焊接不仅可以提高焊接效率、缩短制造工时，还可以降低制造成本。然而经大线能量焊接后，钢材的组织结构遭到破坏，奥氏体晶粒明显长大，形成粗晶热影响区，降低了焊接热影响区的韧性。因此，如何提高大线能量焊接下厚板钢焊接热影响区的低温冲击韧性，成为引人关注的课题。
2、在厚板的大线能量焊接过程中，防止热影响区低温冲击韧性的恶化是开发大线能量焊接用钢的关键。一般经过tmcp工艺制造的具有微细组织结构的厚钢板经过焊接热循环之后，原来良好的组织结构遭到破坏，奥氏体晶粒明显长大，形成粗晶热影响区。粗晶热影响区中导致脆化的组织是冷却过程中形成的粗大的晶界铁素体、侧板条铁素体和上贝氏体，以及在晶界铁素体旁边形成的珠光体，在侧板条铁素体的板条间形成的碳化物岛状m-a组元等。随着原奥氏体晶粒粒径的增加，晶界铁素体和侧板条铁素体等尺寸也相应增大，焊接热影响区的夏比冲击功将显著降低。
3、提高厚钢板大线能量焊接性能一般有两种有效措施：
4、一是细化焊接热影响区的奥氏体晶粒。细化奥氏体晶粒的方法是利用在钢材中弥散分布的微细夹杂物，特别是纳米析出物作为钉扎粒子，在焊接热循环的过程中，钉扎奥氏体晶界的移动，抑制奥氏体晶粒的长大。这样就可以减小脆性组织晶
5、二是在焊接冷却从奥氏体到铁素体的相变过程中利用微米级夹杂物促进晶内针状铁素体的形成。这样一方面可以通过针状铁素体的分割作用减小晶粒大小；另一方面，针状铁素体的韧性良好，有利于改善焊接热影响区的韧性。
6、利用钢中的ti可以形成高热稳定性的tin微细析出物，通过钉扎效应钉扎焊接热影响区原奥氏体晶粒晶界的移动，抑制晶粒的长大，因而可以显著提高焊接热影响区韧性。对钢中的ti、n含量及ti/n比进行优化，以促进形成更理想的tin尺寸分布，是提高焊接热影响区韧性的有效方法之一。
7、中国专利cn202310326306.5公开了“一种tmcp态低成本大线能量焊接用低温结构钢及制造方法”，在钢材成分的设计中，采用v、ni微合金钢，不添加nb元素，得到细小弥散分布的氧化物粒子，在大线能量焊接条件下，这种氧化物粒子可以钉扎奥氏体晶界，细化奥氏体晶粒，同时诱发针状铁素体的形成，提高焊接热影响区的低温冲击韧性。
8、中国专利cn202010155818.6公开了“一种大线能量焊接670mpa级钢板及其制造方法”，其针对670mpa级钢板，在大线能量焊接条件下，规定1≤ti/n≤4，控制钢中tin粒子的析出，进而提高焊接热影响区的低温冲击韧性。
9、中国专利cn202180065720.4公开了“钢板以及钢板的制造方法，2023.06.23”，其规定钢中ti、n质量百分比满足：2.10≤ti/n≤3.60，且满足169≤5158×ti+25563×n≤309。位于钢板表明1mm深度tin粒子的数量密度大于5.0×108个/cm2，平均粒径在20～50nm之间。
10、然而，针对钙处理船板钢，在大线能量焊接条件下，如何通过控制钢中ti、n含量及ti/n比，得到理想的微米级夹杂物以及纳米析出物的数量密度和平均尺寸，进而提高焊接热影响区的低温冲击韧性，目前还没有专利报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板及其制造方法，所述厚钢板板厚在50～70mm，母材抗拉强度≥510mpa，在焊接大线能量大于500kj/cm的条件下，钢板的焊接热影响区具有良好的冲击韧性，在-40℃下的平均夏比冲击功在100j以上；该厚钢板可以作为焊接结构材料应用于船舶、建筑和海洋构造物等领域。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板，其化学成分质量百分比为：
4、c：0.05～0.09％，
5、si：0.10～0.30％，
6、mn：1.2～1.6％，
7、ni：0.2～0.4％，
8、ti：0.005～0.03％，
9、al：0.004～0.035％，
10、ca：0.0005～0.005％，
11、p≤0.02％，
12、s：0.001～0.007％，
13、n：0.001～0.008％，
14、o：0.0010～0.01％，
15、mg≤0.003％，
16、rem≤0.005％，
17、zr≤0.003％，
18、余量包括fe和其它不可避免杂质；且，需同时满足：
19、钢中与ti结合的o含量：
20、oti(％)＝o-0.89al-0.4ca-0.66mg-0.17rem-0.35zr，
21、当oti≥0时，钢中与n结合的有效ti含量，tin,eff＝ti-2oti；
22、当oti＜0时，钢中与n结合的有效ti含量，tin,eff＝ti；
23、有效ti含量和钢中n含量的比值应满足：1≤tin,eff/n≤6；
24、n/c≥0.03；
25、钢中自由n含量nfree≥-0.01％，
26、nfree＝n-0.0685ti-0.519al-0.151nb-1.29b；
27、钢板中纳米析出物的数量密度大于1.5×107个/mm2，平均粒径小于20nm。
28、进一步，其余为fe和其它不可避免杂质。
29、本专利技术所述厚钢板母材抗拉强度≥510mpa，在焊接线能量大于500kj/cm的条件下，钢板的haz在-40℃下的平均夏比冲击功在100j以上。
30、在本专利技术所述钙处理厚钢板的成分设计中：
31、c，是增加钢材强度的元素。对于控轧控冷的tmcp工艺而言，为了稳定地保持特定强度，c含量的下限为0.05％。但是过量地添加c，将导致母材和焊接热影响区的韧性降低，c含量的上限为0.09％。
32、si，是炼钢预脱氧过程中所需要的元素，并且可以起到强化母材的作用，因此si含量的下限为0.1％。但是si含量过高超过0.3％时，会降低母材的韧性，同时在大线能量焊接过程中，将促进岛状马氏体-奥氏体组元的生成，显著降低焊接热影响区韧性。si含量范围为0.10～0.30％。
33、mn，可以通过固溶强化提高母材的强度，又可以作为预脱氧元素发挥作用。同时mns在氧化物夹杂表面析出，在该夹杂物的周围形成贫mn层，可以有效地促进晶内针状铁素本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板，其化学成分质量百分比为：
2.如权利要求1所述的大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板，其特征在于，其余为Fe和其它不可避免杂质。
3.如权利要求1或2所述的大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板，其特征在于，所述厚钢板母材抗拉强度≥510MPa，在焊接线能量大于500kJ/cm的条件下，钢板的HAZ在-40℃下的平均夏比冲击功在100J以上。
4.如权利要求1或2或3所述的大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板的制造方法，其特征是，步骤1)铸造采用连铸。
【技术特征摘要】
1.一种大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板，其化学成分质量百分比为：
2.如权利要求1所述的大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板，其特征在于，其余为fe和其它不可避免杂质。
3.如权利要求1或2所述的大线能量焊接热影响区韧性优异的钙处理厚钢板，其特征在于，所述厚钢板母材抗拉强度≥510mpa，在焊接...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，陈妍利，李婷婷，张玉旗，赵长亮，何文远，刘延强，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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