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一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼及制造方法

專利號(hào)
CN106756612B
公開日期
2018-02-23
申請(qǐng)人
鋼鐵研究總院; 中聯(lián)先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)有限責(zé)任公司(北京市海淀區(qū)學(xué)院南路76號(hào))
發(fā)明人
張正延; 柴鋒; 蘇航; 羅小兵; 楊才福; 李麗; 梁豐瑞; 陳剛
IPC分類
C22C38/50; C22C38/48; C22C38/44; C22C38/42; C22C38/02; C22C38/04; C22C38/06; C21D8/02
技術(shù)領(lǐng)域
船板,奧氏體,淬火,回火,軋制,貝氏體,貝氏,馬氏體,韌性,cu
地域: 北京市 北京市海淀區(qū)

摘要

本發(fā)明提供一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼及制造方法,船板鋼中各組分按質(zhì)量百分比計(jì):C:0.020%~0.060%,Ni:1.50%~3.50%,Cu:1.00%~2.00%,Mo:0.10%~0.60%,Cr:0.20%~0.60%,Mn:0.80%~1.20%,Si:0.20%~0.50%,Nb:0.040%~0.080%,Ti:0.005%~0.020%,Al:0.010%~0.050%,P≤0.006%,S≤0.001%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。超低碳船板鋼的制造方法為:板坯連鑄、低溫再加熱、再結(jié)晶與非再結(jié)晶區(qū)兩階段大壓下軋制、直接淬火DQ、雙相區(qū)淬火L、回火熱處理。本方法可顯著改善鋼的低溫韌性,?84℃夏比V型缺口沖擊功≥150J,且在20~57mm厚板的不同截面位置低溫韌性均勻,同時(shí)具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、工藝簡單的特點(diǎn)。

說明書

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[0010] 一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼,船板鋼中各組分按質(zhì)量百分比計(jì):C:0.020%~0.060%,Ni:1.50%~3.00%,Cu:1.00%~2.00%,Mo:0.10%~0.60%,Cr:0.20%~0.60%,Mn:0.80%~1.50%,Si:0.20%~0.50%,Nb:0.040%~0.080%,Ti: 0.005%~0.020%,Al:0.010%~0.050%,P≤0.006%,S≤0.001%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì);船板鋼滿足焊接裂紋敏感性指數(shù): [0011] Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.34。 [0012] 進(jìn)一步的,船板鋼中各組分按質(zhì)量百分比計(jì):C:0.023%~0.037%,Ni:1.73%~ 2.01%,Cu:1.09%~1.76%,Mo:0.13%~0.367%,Cr:0.24%~0.36%,Mn:0.85%~ 1.13%,Si:0.24%~0.39%,Nb:0.043%~0.062%,Ti:0.0053%~0.012%,Al:0.012%~0.034%,P≤0.004%,S≤0.0008%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì);船板鋼滿足焊接裂紋敏感性指數(shù):Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.25。 [0013] 進(jìn)一步的,船板鋼中各組分按質(zhì)量百分比計(jì):C:0.041%~0.056%,Ni:2.15%~ 2.87%,Cu:1.81%~1.93%,Mo:0.38%~0.57%,Cr:0.38%~0.52%,Mn:1.213%~ 1.479%,Si:0.41%~0.49%,Nb:0.065%~0.078%,Ti:0.013%~0.018%,Al:0.036%~0.048%,P≤0.003%,S≤0.0007%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì);船板鋼滿足焊接裂紋敏感性指數(shù):Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.32。 [0014] 本發(fā)明各元素的作用及配比依據(jù)如下: [0015] C:具有顯著的固溶強(qiáng)化效果,且能提高鋼的淬透性,但鋼中C含量增加對(duì)鋼低溫韌性及焊接性十分不利。因此本發(fā)明中采用超低碳設(shè)計(jì),C含量控制在0.02~0.06wt.%。 [0016] Cu:本發(fā)明鋼的關(guān)鍵析出強(qiáng)化元素,Cu不依賴C、N元素即可在鋼中在回火時(shí)效過程中以納米團(tuán)簇形式析出從而產(chǎn)生顯著地析出強(qiáng)化作用,可彌補(bǔ)降低C而造成的強(qiáng)度損失,同時(shí)Cu還能提高鋼的耐海水腐蝕性能。為保證鋼具有一定的強(qiáng)度,本發(fā)明中Cu的含量控制在 1.00~2.00wt.%。 [0017] Ni:在時(shí)效過程中Ni和Cu形成復(fù)合析出相,Ni能促進(jìn)Cu的析出動(dòng)力學(xué),時(shí)效過程中能抑制富Cu相的粗化,從而增強(qiáng)Cu析出強(qiáng)化效果。此外,Ni還可提高鋼的淬透性和低溫韌性,同時(shí)具有一定的固溶強(qiáng)化作用,還能防止Cu的熱脆效應(yīng),顯著改善含Cu鋼的表面熱裂紋傾向??紤]到鋼的經(jīng)濟(jì)成本,本發(fā)明中Ni含量控制在1.50~3.00wt.%。 [0018] Mo:固溶Mo能顯著提高鋼的淬透性,還具有一定的固溶強(qiáng)化作用,同時(shí)Mo能夠提高回火穩(wěn)定性,顯著降低回火脆性。本發(fā)明中Mo含量控制在0.100~0.60wt.%。 [0019] Cr:固溶Cr能夠顯著提高鋼的淬透性(兼具降低Ac3溫度和提高過冷奧氏體穩(wěn)定性的作用),同時(shí)Cr易形成致密氧化膜可顯著提高鋼的耐蝕性。本發(fā)明中Cr含量控制在0.20~ 0.60wt.%。 [0020] Mn:可顯著提高鋼的淬透性,同時(shí)具有一定的固溶強(qiáng)化作用,還可降低Ac3溫度,使得在非再結(jié)晶區(qū)軋制的溫度窗口更寬,但Mn含量過高時(shí),鋼的耐蝕性能降低,且在焊接熱影響區(qū)易形成粗大的M/A島,嚴(yán)重影響焊接熱影響區(qū)的低溫韌性。本發(fā)明中Mn含量控制在 0.800~1.500wt.%。 [0021] Si:鋼中脫氧元素之一,同時(shí)硅也是非碳化物形成元素,以固溶形式存在于鋼基體中,具有一定的固溶強(qiáng)化作用,但過量的硅對(duì)鋼的低溫韌性不利,鋼的焊接冷裂紋、熱裂紋敏感性將增加,本發(fā)明Si含量控制為0.20~0.50wt.%。 [0022] Nb:高溫均熱時(shí)固溶的Nb能夠提高鋼的淬透性,形變誘導(dǎo)析出Nb能抑制形變奧氏體的再結(jié)晶,使得在非再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí),能獲得扁平奧氏體。Nb含量過低上述作用不顯著,含量過高對(duì)焊接熱影響區(qū)的韌性有損害作用。本發(fā)明中Nb含量控制在0.040~0.080wt.%。 [0023] Ti:強(qiáng)碳氮化物形成元素,微量的Ti可與鋼中N結(jié)合形成TiN,阻止均熱時(shí)奧氏體晶粒的長大,亦可在焊接熱影響區(qū)中阻止奧氏體晶粒的長大,從而改善焊接性。本發(fā)明中Ti含量控制在0.005~0.020wt.%。

權(quán)利要求

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0.41%~0.49%,Nb:0.065%~0.078%,Ti:0.013%~0.018%,Al:0.036%~0.048%,P≤0.003%,S≤0.0007%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì);所述船板鋼滿足焊接裂紋敏感性指數(shù):Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.32。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼,其特征在于,所述船板鋼的微觀組織中貝氏體體積分?jǐn)?shù)為76%~85%,馬氏體體積分?jǐn)?shù)為13%~19%,奧氏體體積分?jǐn)?shù)為6%~8%;上述組分之和為100%。 5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼的制造方法,其特征在于,具體工藝步驟為: (1)板坯連鑄:采取低過熱度澆注,澆注過熱度不大于20℃,采取輕壓下及電磁攪拌技術(shù); (2)低溫再加熱:將連鑄坯進(jìn)行低溫加熱,加熱溫度為1000~1150℃,保溫60~180min; (3)再結(jié)晶與非再結(jié)晶區(qū)兩階段大壓下軋制:在再結(jié)晶區(qū)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行2~5道次大壓下率軋制,開軋溫度:1000~1150℃,終軋溫度:980~1000℃,軋速不高于1.5m/s,每道次壓下量不低于15%;在非再結(jié)晶區(qū)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行3~10道次大壓下率軋制,開軋溫度:920~1000℃,終軋溫度:850~900℃,軋速不高于1.5m/s,每道次壓下量不低于10%;所述兩階段大壓下軋制總壓縮比不低于8,在所述非再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)壓縮比不低于3; (4)直接淬火DQ:軋制結(jié)束后將鋼板快速傳送至在線淬火機(jī)進(jìn)行淬火,直接淬火溫度為 850~900℃,直接淬火后冷卻方式為水冷,水淬速度控制在1~2m/min,冷速≥20℃/s,鋼板表面終冷溫度不高于200℃; (5)兩相區(qū)淬火L:對(duì)直接淬火后的鋼板再次加熱至兩相區(qū)進(jìn)行二次淬火,淬火溫度為 740~780℃,保溫時(shí)間60~90min,上述兩相區(qū)是指奧氏體/鐵素體區(qū); (6)回火熱處理:將二次淬火后的鋼板在熱處理爐中進(jìn)行回火,回火溫度為500~670℃,回火時(shí)間60~120min,回火后進(jìn)行空冷至室溫。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種貝氏體/馬氏體/奧氏體高韌易焊接船板鋼的制造方法,其特征在于,所述步驟(3)中,在再結(jié)晶區(qū)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行3道次大壓下率軋制,開軋溫度:
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