本专利提供了一种屈服强度690MPa高强度高韧性钢板及其制备方法，属于低合金高强钢领域，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.04～0.09％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.7％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr≤0.45％、Mo≤0.20％、Nb：0.04～0.05％、V：0.05～0.07％、Ti：0.005～0.020％、B：0.0005～0.0025％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用低碳微合金化设计，通过TMCP+回火工艺，获得了细化贝氏体为主的基体组织，从而获得了强度、塑性和韧性的良好匹配，本发明专利技术钢可广泛用于工程机械、煤矿机械等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低合金高强度钢领域，特别涉及一种屈服强度690MPa级的高强度钢板及其制造方法。
技术介绍
一般认为，屈服强度大于345MPa的钢板称为高强度钢板。随着工程机械、煤矿机械向装备大型化、轻量化、重载荷等方向发展，高强度钢板用量呈现不断增加的趋势，强度级别提高也很快，传统的工程机械用高强度钢板主要以固溶强化、析出强化为主来提高强度，其中碳及合金元素含量较高，大多为调质处理。焊接时需不同程度的焊前预热和焊后热处理，不仅增加了钢企的生产成本，同时又增加了下游用户的生产成本。目前，TMCP技术在钢材生产中得到了广泛的应用，通过合理设计合金元素含量和控轧控冷参数实现相变强化、细晶强化和亚晶强化等强化机制，获得钢材强度、塑性、韧性和可焊性的良好匹配。 中国专利CN1218115公开了 “铜硼系低碳及超低碳贝氏体高强钢”，其成分设计上采用超低碳至低碳、低量铜及Nb-Ti-B的复合加入，利用铜硼等元素促使贝氏体相变，同时利用ε -Cu和Nb、Ti复合沉淀析出作用获取高强度；不足之处是添加了 Cu元素，增加了冶炼和连铸难度。中国专利CNl 280206公开了“ 一种超低碳微合金高强钢”，它的具体化学成分为C 0. 005-0. 015%, Si :0. 10-0. 50%, Mn :1. 0-1. 6%、P 彡 O. 030%, S 彡 O. 030%, Nb O. 02-0. 06%, Ti :0. 005-0. 040%，余为Fe。它是在普通低碳微合金钢的基础上通过适当调整钢中的C含量并配以合理的工艺手段可使简单成分系的微合金钢的屈服强度达到SOOMPa ;不足之处是增加了碳含量，恶化了焊接性能。中国专利CN101353759A公开了 “屈服强度550MPa级低裂纹敏感性钢板及其制造方法”其化学成分为 C 0. 005-0. 04%, Si 0. 40-0. 70%, Mn 1. 40-1. 85%, Cr ( O. 20%,Mo ^ O. 20 Cu ^ O. 30 Ni ^ O. 20 Nb 0. 04-0. 08 %、Al 0. 02-0. 06 Ti O. 004-0. 030%、B :0. 0005-0. 0020%，采用TMCP和控制冷却技术获得了强度韧性塑性良好匹配的以贝氏体为主的钢板。不足之处是强度为550MPa级别。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用低碳微合金化设计、显著降低碳当量(Ceq)和焊接裂纹敏感指数(PcJ、屈服强度彡690Mpa、抗拉强度彡770Mpa、延伸率彡14%，且具有良好低温冲击韧性，生产成本低、使用成本低的一种屈服强度690MPa级高强度高韧性钢板及其制造方法。本专利技术的技术方案如下本专利技术一种屈服强度690MPa级的高强度钢板的化学成分按重量百分比为C :0· 04 O. 09 %、Si :0· 25 O. 50 %、Mn :I. 4 I. 7 %、P :彡 O. 020 %、S :彡 O. 010%,Cr :彡 O. 45%、Mo 彡 O. 20%,Nb :0. 04 O. 05%,V :0. 05 O. 07%,Ti :0. 005 O. 020%,B 0. 0005 O. 0025%，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术选择的主要合金元素及其数量在本专利技术钢中的作用碳(C):碳对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能产生显著影响。碳含量过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度，碳含量过高，又会增加碳当量和焊接裂纹敏感指数，恶化钢的焊接性能。因此，本专利技术设定的最佳碳含量为O. 04 O. 09%。硅(Si):本专利技术中硅含量控制在O. 25 O. 50%，硅主要以固溶强化形式提高钢的强度，超过O. 5%时，会造成钢的韧性下降。锰(Mn):本专利技术中锰含量控制在1.4 1.7%，锰的成本低廉，并且锰能促使贝氏体的转变，其固溶强化作用会使钢的抗拉强度大幅度上升，因此本专利技术中把锰作为主要合金元素。·作昂贵合金元素的替代品来促进沿整个钢板厚度方向上的显微组织均匀性。硼也可增大钥和铌对钢淬透性的提高作用，因而硼的加入可使低碳当量的钢获得高的强度，范围控制在O. 0005 O. 0025%。钥(Mo)和铬(Cr):钥存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，并可提高钢的淬透性。尤其在含硼钢中，钥对淬透性的影响尤为显著，在相当大的冷却速度范围内可获得全部是贝氏体的组织。当钥与铌同时加入时，钥在控制轧制过程中可增大对奥氏体再结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化。但过多的钥会损害焊接时形成的热影响区的韧性，降低钢的可焊性.钥价格昂贵，为了降低成本，本专利技术用铬替代了部分钥，铬含量不超过O. 45%，钥含量不超过O. 20%。铬也是提高淬透性的有效元素，同时也可显著提高钢的耐腐蚀性能。铌(Nb):铌的加入是为了促进钢材轧制显微组织的晶粒细化，这可同时提高强度和韧性，存在钥的条件下，铌可在控制轧制过程中通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织，并通过析出强化和提高淬透性使钢得以强化。钢中含硼的条件下，铌的共同存在可提高淬透性。微量铌析出物是保证超低碳贝氏体钢组织及性能回火稳定性的主要原因。焊接过程中，铌、硼原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织。铌、硼等元素有强烈的相互作用，它们的同时加入大幅度改变钢种的相变温度，保证贝氏体相变在更低温度下进行，最终实现超细组织的形成。钒(V) :V是强烈的碳氮化物形成元素，它通过形成碳化物阻止奥氏体晶粒长大而细化晶粒，提高钢材的常温和高温强度。在高温回火过程中V的析出可使钢的强度增加150MPa以上。但V含量过高时，析出物数量增加，尺寸增大，从而导致钢的韧性降低。本专利技术钢V含量控制在O. 05 O. 07%。钛(Ti):钛可形成细小的钛的碳、氮化物颗粒，在板坯再加热过程中可通过阻止奥氏体晶粒的粗化从而得到较为细小的奥氏体显微组织。另外，钛的氮化物颗粒的存在可抑制焊接热影响区的晶粒粗化。因而，钛可同时提高基体金属和焊接热影响区的低温韧性。它可以阻止游离氮由于形成了硼的氮化物而对钢的淬透性产生的不利影响，含量不超过O. 02%为宜。本专利技术的一种屈服强度690MPa级高强度钢板的制造方法如下I、加热和轧制在加热过程中，加热温度1180 1220°C，保温时间为120 180min。采用两阶段控制轧制工艺，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制。在奥氏体再结晶区轧制时，开轧温度为1130 1180°C，第I 2道次压下量应大于10%，其余至少有I 2道次压下率控制在20 40%，用以细化原始奥氏体晶粒；在奥氏体未再结晶区轧制时，开轧温度900 950°C，累积压下率大于60%，目的是为了保证其在未再结晶区有足够的变形量，在变形的奥氏体内有更高密度的位错累计，为铁素体相变提供更有利的形核条件。较大的变形也有利于Nb的碳氮化合物的析出，由于变形诱导析出的作用，较大的道次变形率将有利于析出物的形成并且使其更加细小和弥散，同时，细小和弥散的析出物及其钉扎作用为铁素体提供高密度的形核地点并且阻止其长大和粗化，这对于钢的强度与韧性都起到有利的作用。将终轧温度控制在未再结晶区的低温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种屈服强度690MPa的高强度高韧性钢板及其制备方法，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.04～0.09％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.4～1.7％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr≤0.45％、Mo≤0.20％、Nb：0.04～0.05％、V：0.05～0.07％、Ti：0.005～0.020％、B：0.0005～0.0025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雄，史文义，袁晓鸣，王海明，张辉，路璐，任丽芳，程德富，
申请(专利权)人：内蒙古包钢钢联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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