[发明专利]一种700MPa级复合强化贝氏体钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造领域，具体地是涉及一种低碳700MPa级复合强化贝氏体钢及其制备方法。

背景技术

对于运输设备的结构部件、焊接部件和悬挂部件等而言，通过提高钢板的强度来减薄钢板使用厚度，不仅可以节约制造成本，同时能够减低运输过程的单位油耗，显著提高运输效率。一般，按照如下经验公式对应结构件所用的材料和厚度的关系可以保证结构的稳定度。

t1t2=σs2σs1]]>

式中：t₁，σ_s1和t₂，σ_s2分别表示两种材料相对应的厚度和屈服强度。因此按照这样的对应关系，采用屈服强度700MPa的高强度钢板取代屈服强度345MPa级的钢板，可以显著地减薄钢板使用厚度，同时保证足够的结构稳定性。

实际上，目前已公开的700MPa级高强钢板的生产方法主要分为两类。一类是低碳贝氏钢系列，其成分特点是在低碳或者超低碳的基础上添加一定量的Mo、Ni、B、Nb、Cr等合金元素，使钢的微观组织为低碳贝氏体组织。如美国专利(USP 7288158，发明人Thomason，et al)“改善成形性能的高强钢生产方法”；“鞍钢技术”杂志，2005年第1期第17页公开的“高强集装箱用钢AQ700MC的开发”；都是应用Mo-Cr-Ni-Cu-V系列成分设计，生产屈服强度超过100Ksi(1Ksi＝6.98MPa)或者700MPa的高强钢，该类方法的缺点是合金种类多，合金加入量大，特别是贵金属Mo的质量分数达到0.20～0.65％范围，因此生产成本很高。另外一类是析出强化系列，其成分特点是在C-Mn钢的基础上，添加一定量的Ti，Nb，V等微合金元素。一方面，利用这些微合金元素在钢的铁素体组织基体中形成大量的纳米尺寸的析出物，通过显著的沉淀强化作用来提高钢的强度；另一方面，利用微合金元素细化铁素体晶粒，而晶粒细化对钢材屈服强度的贡献可用下式表示：σ_s＝k_yD^-1/2，式中D为晶粒尺寸，k_y为比例系数。如“钢铁研究”杂志2006年第6期第16页公开的“超细晶高强贝氏体钢析出相的研究”中，通过Nb-Ti-Mo系列成分设计，将钢的晶粒尺寸细化至3～5μm，同时形成大量的30～250nm尺寸的(Ti，Nb)(C，N)析出物，综合利用晶粒超细化和析出物沉淀强化的效果，使钢的屈服强度超过700MPa。该方法的缺点是钢水精炼后经过真空处理才能进行浇铸，铸坯需要先从高温冷却到室温后再加热到高温，因此工序复杂，能源消耗高。同时为了实现组织超细化必须采用多段冷却，对轧制设备的冷却能力要求高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题之一是提供一种700MPa级复合强化贝氏体钢，该复合强化贝氏体钢成本低，且屈服强度超过700MPa，同时具有良好的使用性能，其金相组织为细小的贝氏体和铁素体复合组织。

解决本发明的上述技术问题的技术方案如下：

一种700MPa级复合强化贝氏体钢，采用薄板坯连铸连轧流程制备而成，制备该高强耐候钢时的精炼后钢水的主要化学成分为：C：0.03～0.07wt.％、Mn：1.51～2.10wt.％、Cr：0.50～0.80wt.％、Ti：0.10～0.15wt.％、Si≤0.30wt.％、P：≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素。

其中，化学成分优选范围是：C：0.05～0.06wt.％、Mn：1.6～2.0wt.％、Cr：0.60～0.70wt.％、Ti：0.11～0.14wt.％、Si≤0.30wt.％、P：≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％，其余为Fe和不可避免的残余元素。