本发明专利技术公开了一种高强韧性焊接结构用耐火抗震建筑钢及其生产方法，解决了现有建筑钢贵重合金元素Ｍｏ含量高、生产加工成本较高、低耐火和抗震性能较差的问题。本发明专利技术钢以钢的化学成分按重量百分数计为Ｃ：０．０５～０．１３、Ｓｉ：０．１０～０．６０、Ｍｎ：０．８０～１．８０、Ｐ≤０．０１５、Ｓ≤０．０１０、Ｍｏ：０．１５～０．５０、Ｃｒ：０．１５～０．５０、Ｎｂ：０．０１５～０．０５０、Ａｌｓ：０．０１０～０．０５０，以及Ｖ：０．０１～０．１０、Ｔｉ：０．００５～０．０２０、Ｎｉ：０．０５～０．５０、ＲＥ：０．００１０～０．０２０、Ｃａ：０．００１０～０．０１０中的至少一种，其余为Ｆｅ及不可避免的杂质。本发明专利技术钢贵重合金元素Ｍｏ含量低、生产工艺流程和周期短、具有优良的耐火和抗震性能、良好的冷热加工性能及优异的低温韧性和焊接性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低合金高强钢，具体的说是一种高强韧性焊接结构用耐火抗震建筑钢及其生产方法。
技术介绍
在现代建筑中，为减轻重量，縮短工期，增大空间，高层和超高层的钢结构建 筑日益增加，但高层建筑一旦发生火灾，将可能造成巨大的人员伤害和财产损失。因 此，对高层建筑钢结构的耐火要求也越来越高。由于在发生火灾时，高温的影响将使钢 材的强度迅速降低，不能保持建筑结构所要求的强度，为此在许多高层建筑物的耐火设 计中，都通常采用防火涂层以保护钢结构。在耐火建筑中柱子和梁等主要结构必须设计 成耐火结构，要求的耐火温度为35(TC，在此温度下钢材的屈服强度要不低于室温强度 规定值的三分之二。有关建筑方面的结构用耐火钢多有报道，如日本专利JP4056721、 JP4056722、 JP4056723，但上述三个专利的不足之处在于化学成分中贵重合金元素Mo含 量较高(重量百分数大于0.50%)，提高了合金化成本，限制了钢种的应用。又如日本专 利JP5059433、 JP6264136、 JP3126816、 JP3130319，上述四个专利虽然降低了贵重合金 元素Mo的含量，但在生产过程中均须通过热处理来改善钢的综合机械性能，其不仅增加 了生产成本，且生产工艺流程较为复杂。 美国专利US4990196公开了具有优异耐火性能和低屈强比(抗震性)的建筑 钢材，其不足之处在于其化学成分中贵重合金元素Mo含量均较高(重量百分数大于 0.40%)，从而提高了合金化成本，限制了使用，且厚钢板的焊接效率低，工程结构制造 成本高，对于高层建筑以及地震多发地带的建筑用厚钢板具有局限性。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种贵重合金元素Mo含量低、生 产工艺流程和周期短、具有优良的耐火和抗震性能、良好的冷热加工性能及优异的低温 韧性和焊接性能的高强韧性焊接结构用耐火抗震建筑钢。 本专利技术钢高强韧性焊接结构用耐火抗震建筑钢包括以钢的化学成分按重量百分 数计为C : 0.05 0.13、 Si : 0.10 0.60、 Mn : 0.80 1.80、 P《0.015、 S《0.010、 Mo : 0.15 0.50、 Cr : 0.15 0.50、 Nb : 0.015 0.050、 Als : 0.010 0.050， 以及V: 0.01 0.10、 Ti : 0.005 0.020、 Ni : 0.05 0.50、 RE : 0.0010 0.020、 Ca : 0.0010 0.010中的至少一种，其余为Fe及不可避免的杂质。 C含量选择在0.05 0.13%， C是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，碳 含量每增加0.1X抗拉强度大约提高90MPa，屈服极限大约提高40 50MPa。随着碳含 量的增加，钢中Fe3C增加，淬硬性也增加，钢的抗拉强度和屈服极限会提高，而塑性和 韧性指标会下降，焊接性能变差。在焊接C含量较高的钢材时，在焊接热影响区还会出 现淬硬现象，这将加剧焊接时产生冷裂纹的倾向。所以规定C的上限为0.13X，在此范围内，既提高钢的强度又适合生产操作，提高其在大生产中的适用性和可行性。 Si含量选择在0.10 0.60%， Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，也是钢中的脱氧元素。但如果钢中Si含量过高，则会引起面縮率下降，特别是冲击韧性下降较为明显，同时对钢的焊接性也不利，因此钢中Si含量不应过高，本专利技术钢Si含量上限定为0.60%。 本专利技术的Mn含量选择在0.80 1.80%。 Mn是很重要的合金化元素，是奥氏体稳定化元素，在相同C含量和冷却速度下，随着钢中Mn含量的增加，钢中珠光体的相对含量会增加，珠光体片层细化，从而提高钢的强度，在含Mn量不高的情况下，钢的塑性基本上不降低。此外，由于Mn是扩大奥氏体相区元素，从而使先共析铁素体在更低的温度下析出且细化，同时，抑制了碳化物在过冷奥氏体晶界上析出，使钢保持在较高的塑性，并降低钢的韧性-脆性转变温度。Mn在钢中还是防止热脆性的主要元素，MnS大约在出钢阶段形成，所以消除了S造成的危害。Mn是与Y-Fe形成连续固溶体的常用元素，是溶入铁素体而引起钢的固溶强化的，并且不恶化钢的变形能力。含l^的Mn约可提高抗拉强度100MPa，随着Mn含量的增加，钢材的强度明显的增加，但Mn含量过高，对钢的韧性不利，本专利技术中Mn的含量上限为1.80%。 P《0.015%、 S《0.010%，这是由于钢中的P、 S含量必须控制在较低的范围，只有冶炼纯净钢，才能保证本专利技术钢的性能。 Mo含量选择在0.15 0.50%， Mo是縮小奥氏体相区的元素，同时也抑制奥氏体的分解，推迟晶界铁素体转变而有利于贝氏体组织的形成。Mo是一个很强的固溶强化元素，Mo与C形成Mc^C、 MoC以及偕Fe形成复杂的碳化物，能显著提高钢材强度特别是高温强度，它的固溶强化作用是其高温蠕变破裂强度增强的主要原因，但其析出碳化物相的强化作用不如其它元素，加入0.5%的Mo能使钢的高温蠕变强度提高75%。但过高的Mo含量会恶化钢的低温韧性和焊接性能，因此，本专利技术钢Mo含量上限规定为0.50%。 Cr含量选择在0.15 0.50%， Cr是縮小奥氏体相区的元素，是中强碳化物形成元素，在钢中可以形成碳化物也可固溶于铁素体。Cr与Mo类似，提高钢的热强性。加入Cr会提高钢的淬硬性，从而提高钢材对焊接冷裂纹的敏感性，但含量在0.5%以下时对焊接性无害，只有含量达到1%时才会提高淬硬性和冷裂纹敏感性。 Nb含量选择在0.015 0.050%， Nb是强碳化物形成元素，在高温下具有很强的固溶强化作用，它主要通过沉淀强化来提高钢的高温强度，含Mo钢中，微量Nb的加入可以明显提高钢的强度，尤其对高温强度的贡献较大，因此，Nb应是耐火钢中主要添加元素之一。Nb还是细化晶粒的重要元素，尤其对奥氏体晶粒的细化和再结晶组织的细化作用。Nb在钢中主要通过与C、 N形成微细的碳氮化物来提高钢材的强度和韧性，即使添加0.010%的Nb也能表现出其效果。在控轧微合金钢中，Nb元素细化晶粒尺寸的效果和延缓奥氏体再结晶的能力是最突出的，微量Nb对奥氏体再结晶有强烈的抑制作用，使含Nb钢可以在较高的温度下进行控制轧制。 Al含量选择在0.010 0.050%， Al是钢中的主要脱氧元素，也是细化晶粒元素。当钢中A1含量过高时，容易引起钢中夹杂增多，降低钢的纯净度，不利于钢的韧性。本专利技术中还含有重量百分数为V : 0.01 0.10%、 Ti : 0.005 0.020%、 Ni :0.05 0.50%、 RE: 0.0010 0.020X或Ca : 0.0010 0.010%中的至少一种。 V含量选择在0.01 0.10%， V是一种相当强烈的碳化物形成元素。它通过细化晶粒与碳化物的形成可提高钢材的常温和高温强度，当V与Cr、 Mo同时存在时，则会在回火过程中形成复杂的碳化物而降低焊接接头的塑韧性。特别强调的是Cr、 Mo、 V钢厚壁容器的焊接接头在焊后进行消应力处理时对裂纹的敏感性较高，因此无论为保证塑韧性亦或消应力避免裂纹产生都必须严格控制V量(限制在0.10%以下)。 Ti含量选择在0.005 0.020%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强韧性焊接结构用耐火抗震建筑钢，其特征在于，以钢的化学成分按重量百分数计为Ｃ：０．０５～０．１３、Ｓｉ：０．１０～０．６０、Ｍｎ：０．８０～１．８０、Ｐ≤０．０１５、Ｓ≤０．０１０、Ｍｏ：０．１５～０．５０、Ｃｒ：０．１５～０．５０、Ｎｂ：０．０１５～０．０５０、Ａｌｓ：０．０１０～０．０５０，以及Ｖ：０．０１～０．１０、Ｔｉ：０．００５～０．０２０、Ｎｉ：０．０５～０．５０、ＲＥ：０．００１０～０．０２０、Ｃａ：０．００１０～０．０１０中的至少一种，其余为Ｆｅ及不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：童明伟，卜勇，郭斌，杜明，张开广，梅荣利，习天辉，张政权，董中波，芮晓龙，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：83[]
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