一种高韧性、高耐候钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C0.035～0.075%、Si≤0.30%、Mn0.40～0.80%、P0.07～0.11%、S≤0.004%、Cu0.20～0.50%、Ni0.10～0.40%、Cr0.40～0.70%、Ti0.008～0.016%、Nb0.010～0.030%、N≤0.0050%、Ca0.001%～0.004%、其余为Fe和不可避免夹杂；其采用低C－低Mn-高P的碳锰钢成分体系作为基础，通过Cu+Ni+Cr合金化，控制[%C]/[%P]≥0.49、[%Mn]/[%C]≥10，耐候性指数DNH≥6.50%，[%C]×([%P]+2.5[%S])≤0.0025，[%Ca]/[%S]=1.0～3.0，([%Cu]+0.36[%Ni]+0.27[%Cr])×[%P]≥0.030，[%Ca]×[%S]0.28≤0.002，采用TMCP工艺，具有优良低温韧性、弯曲冷加工特性及高耐候性，适宜于用做无涂装高速列车车厢箱体结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，其屈服强度> 355MPa、抗拉强度≥490MPa、一 40°C的Charpy横向冲击功(单个值)≥47J、相对普通结构钢腐蚀率≤20%，主要用于各种高速列车车厢壳体。
技术介绍
众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、船舶制造、桥梁结构、锅炉压力容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对钢的强韧性、焊接性提出更高的要求，即在维持较低制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量而节约成本，减轻钢构件自身重量、稳定性和安全性。目前世界范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，通过合金组合设计、革新控轧/TMCP技术及热处理工艺获得更好的显微组织匹配，从而使钢板得到更优良强韧性、强塑性匹配、低屈强比、耐大气腐蚀性、更优良的焊接性及抗疲劳性能；本专利技术钢板正是采用上述技术，低成本地开发出综合力学性能、焊接性能均优异的耐候建筑结构用厚钢板。现有技术制造耐大气腐蚀焊接结构用厚钢板时，一般要在钢中添加一定量的P、N1、Cu、Cr等耐候性合金元素，目的是在钢板表面形成一层致密的非晶保护膜，阻止空气进入钢板内部，达到耐大气腐蚀作用。由此带来母材钢板韧性、焊接性,尤其钢板冷加工性能较差，无法满足整板长度方向、整板宽度方向冷弯90度加工成型等要求；为此日本采用低C含量成分设计，添加微合金元素T1、Nb,结合控制轧制工艺，使钢板焊接性与低温韧性得到大幅度提高，(参见《制铁研究》，1982，Vol.309,P98 ;R&D神户制钢技报，1988，Vol.38，P97)。为开发寒冷地区使用的耐候钢，日本采用低C 一高Al —低N—微Ti处理成分设计技术，结合控制轧制工艺成功生产出满足一 40°C低温韧性耐候钢板，(参见《铁i钢》，1985，Vol.71，S593)。但是这些钢板也没有涉及冷加工成型时，整板长度方向、宽度方向90度冷弯加工成型；其次，Cr元素大幅度降低铁素体+珠光体显微组织控轧钢板的强度且降低屈服强度的幅度大于降低抗拉强度的幅度(参见《西山纪念技术讲座》86-87，P11)，采用控轧工艺生产高加工性、高韧性的高耐候钢板存在较大的困难；同时大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的低温韧性，对于如何在焊接条件下，获得优良的热影响区(HAZ)低温韧性说明得较少，尤其采用大线能量焊接时如何保证热影响区(HAZ)的低温韧性少之又少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，其屈服强度≥355MPa、抗拉强度≥490MPa、一 40°C的Charpy横向冲击功(单个值)≥47J、相对普通结构钢腐蚀率< 20%，适宜于用做无涂装高速列车车厢箱体结构，并且能够实现低成本稳定批量工业化生产。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是:闻朝性、闻冷加工的闻耐候钢板是厚板广品中难度较大的品种之一，其原因是该类钢板不仅要求超低C含量与高强度，高耐候性与优良的低温韧性与冷加工成型性，而且钢板还要具有较好的焊接性，能够在野外环境下实施焊接作业，焊接接头质量满足高铁对车厢的要求；这些性能要求很难同时满足。超低C含量与高强度，高耐候性与优良的低温韧性与冷加工成型性之间在成分设计和工艺设计上相互冲突，很难调和，即降低C含量时，很难实现高耐候钢板的高强度；在提高耐候性时，很难实现钢板优良的低温韧性与冷加工成型性；如何平衡超低C含量与高强度、高耐候性即高P含量与低温韧性与冷加工成型性是本产品最大的难点之一，也是关键核心技术；因此本专利技术在关键技术路线、成分和工艺设计上，综合了影响钢板高韧性、高耐候性、高强度、高冷加工成型性及钢板可焊性等关键因素，创造性地采用了低C 一低Mn-高P含量的碳锰钢成分体系作为基础，采用Cu+Ni+Cr合金化，控制[%C]/[%P]≥ 0.49、[%Mn]/[%C]≥ 10，耐候性指数 Dra ≥ 6.50% 且([%Cu]+0.36[%Ni] +0.27 [%Cr]) X [%P]≥ 0.030，控制[%C] X ([%P] +2.5 [%S]) ( 0.0025、Ca 处理且[%Ca]/[%S]比控制在1.0~3.0之间及[%Ca] X [%S]°_28 ( 0.002，采用特殊的TMCP工艺，获得优良低温韧性、弯曲冷加工特性及高耐候性钢板，特别适宜于用做无涂装高速列车车厢箱体结构，并且能够实现低成本稳定批量工业化生产。具体的，本专利技术的高韧性、高耐候钢，其成分重量百分比为:C:0.035% ~0.075%S1:≤ 0.30%Mn:0.40% ~0.80%P:0.07% ~0.11%S:≤0.004%Cu:0.20% ~0.50%N1:0.10% ~0.40%Cr:0.40% ~0.70%T1:0.008% ~0.016%Nb:0.010% ~0.030%K 0.0050%Ca:0.001% ~0.004%其余为Fe和不可避免的夹杂；且上述元素必须同时满足如下关系:[%Mn]/[%C]≥10，以保证钢板晶粒均匀细小且在_40°C下夏比冲击试样断口纤维率至少高于50% ；[%C] / [%P] ^ 0.49,保证足够多的C原子偏聚在晶界上，抑制P原子在晶界偏聚，防止沿晶脆断模式发生，改善耐候钢板低温韧性与弯曲冷加工特性；这是本专利技术关键成分设计之一。耐候性指数Dnh ≥6.5% 且([%Cu] +0.36 [%Ni]+0.27 [%Cr]) X [%P] ^ 0.03,确保钢板具有高的耐候性，耐候性指数Dra = 26.0l [%Cu] + 3.88 [%Ni] + 1.2 [%Cr] +1.49[%Si] + 17.28[%P] — 7.29[%Cu] X [%Ni] — 9.10[%Ni] XP — 33.39[%Cu]2 ;这也是本专利技术关键成分设计之一。控制[%C]X ([%P]+2.5[%S]) ( 0.0025、Ca 处理且[%Ca]/[%S]比控制在 1.0 ~3.0之间及[%Ca] X [%S]°_28 ( 0.002，保证钢板具有高的弯曲冷加工特性，适用于整板长度方向、宽度方向90度冷弯加工成型要求，满足制造高铁列车车厢的冷成型要求；这也是本专利技术关键成分设计之一。众所周知，碳对钢板低温韧性、焊接性影响很大，从改善钢板的低温韧性及焊接性角度，希望钢中C含量比较低为宜；但从钢板的强度，更重要的从TMCP过程显微组织控制、C含量不宜过低，过低C含量不仅导致奥氏体晶界迁移率高，这给TMCP过程均匀细化组织带来较大问题，易形成混晶组织；同时过低C含量还造成晶界结合力降低，尤其在高P含量条件下，加剧P在晶界偏聚，弱化晶界结合力，导致钢板低温沿晶脆断；(:含量高于0.09%时，不仅钢水凝固进入包晶反应区、导致板坯内部偏析、表面裂纹形成几率增加，尤其在高P含量条件下，高C促进板坯内部偏析呈几何级数增加，严重恶化钢板内质与机械性能；综合以上的因素，C的含量控制在0.035%~0.075%之间。Si促进钢水脱氧并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高韧性、高耐候钢，其成分重量百分比为：C：0.035%～0.075%Si：≤0.30%Mn：0.40%～0.80%P：0.07%～0.11%S：≤0.004%Cu：0.20%～0.50%Ni：0.10%～0.40%Cr：0.40%～0.70%Ti：0.008%～0.016%Nb：0.010%～0.030%N：≤0.0050%Ca：0.001%～0.004%其余为Fe和不可避免的夹杂；且上述元素必须同时满足如下关系：[%Mn]/[%C]≥10；[%C]/[%P]≥0.49，耐候性指数DNH≥6.5%，（[%Cu]+0.36[%Ni]+0.27[%Cr])×[%P]）≥0.03，耐候性指数DNH＝26.01[%Cu]＋3.88[%Ni]＋1.2[%Cr]＋1.49[%Si]＋17.28[%P]－7.29[%Cu]×[%Ni]－9.10[%Ni]×P－33.39[%Cu]2；[%C]×([%P]+2.5[%S])≤0.0025；[%Ca]/[%S]比控制在1.0～3.0之间，[%Ca]×[%S]0.28≤0.002，获得的钢板组织是均匀细小且包含亚结构的铁素体＋珠光体+弥散分布的贝氏体。
【技术特征摘要】
1.一种高韧性、高耐候钢，其成分重量百分比为:C:0.035% ~0.075%S1:≤ 0.30%Mn:0.40% ~0.80%P:0.07% ~0.11%S:≤ 0.004%Cu:0.20% ~0.50%N1:0.10% ~0.40%Cr:0.40% ~0.70%T1:0.008% ~0.016%Nb:0.010% ~0.030% K 0.0050%Ca:0.001% ~0.004% 其余为Fe和不可避免的夹杂；且上述元素必须同时满足如下关系:[%Mn] / [%C]≤ 10 ;[%C]/[%P]≤ 0.49, 耐候性指数Dra≤6.5%，([%Cu]+0.36[%Ni]+0.27[%Cr])X[%P])≤ 0.03，耐候性指数 Dnh = 26.01 [%Cu] + 3.88[%Ni] + 1.2[%Cr] + 1.49 [%Si] + 17.28 [%P]—7.29[%Cu] X [%Ni] — 9.10[%Ni] XP - 33.39[%Cu]2 ； [%C] X ([%P] +2.5 [%S]) ≤ 0.0025 ； [%Ca]/[%S]比...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘自成，王广科，李先聚，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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