[发明专利]一种超细晶贝氏体高强钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度结构钢，具体地说，本发明涉及一种超细晶贝氏体高强钢及其制造方法。

背景技术

控制轧制技术的近年来快速发展并在世界范围普及。这一时期具有诸多技术特点。①轧制技术应用，开发了所有轧机均能应用的系统；②有意识地应用两相区轧制改善性能；③利用奥氏体中温区细晶粒再结晶，提出再结晶控制轧制理论(Recrystallization Controlled Rolling RCR)；④Ti和Nb、V的复合的利用，Ti可抑制奥氏体再结晶，形成TiN抑制晶粒长大和控制硫化系夹杂物形状；⑤相变强化的应用，利用相变控制的组织细化和铁素体中的位错和亚晶界强化。美国Climax Molybdenum Co.的Smith等提出通过添加0.2％～0.4％的Mo，抑制铁素体、珠光体相变，形成微细且晶界呈针状的非等轴铁素体组织，即所谓的“针状铁素体钢”。1972年在克力夫兰召开的“低碳钢的处理特点”研讨会上，英、美、日、法等国发表了研究低碳贝氏体钢和针状贝氏体钢的论文；⑥大内千秋在控制轧制后，快速冷却钢板，然后再进行空冷(Interrupted Accelerated Cooling IAC)。对于添加Nb、V、Ti的钢，IAC冷却速度为10℃/s时，强度比相同条件下空冷钢材提高50～100MPa，微观组织为针状铁素体和贝氏体。组织细化和析出强化提高了钢的强度。采用适当的加热温度和控制轧制条件，细化铁素体晶粒可增加韧性；⑦NKK的OLAC(On-line Accelerated)装备应用。工厂生产发现，精轧温度降低的同时强度也降低，可能因为低温下，变形奥氏体的淬火性降低；⑧冷却设备开发。

1985年，日本NSC公司开发了CLC，NKK公司开发了OLAC，KSC公司开发了MACS，SMI公司开发了DAC-1，KSL公司开发了KCL。冷却方式有通过型(progressive)、同步型(Simultaneous)、约束型(Closed)和非约束型(Open)；⑨向TMCP技术发展。通过将板坯在较低温度奥氏体化、在相变点附近或者两相区轧制、低碳化和Nb、V、Ti等微合金化、超低S含量或进行Ca处理提高延展性、加速冷却形成细化的组织等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细晶贝氏体高强钢及其制造方法，采用低碳微合金成分体系，通过控轧控冷，充分利用轧制过程中的位错强化和细晶强化，超细晶贝氏体高强钢板屈服强度超过690MPa，抗拉强度超过780MPa，夏氏冲击功Akv(-20℃)≥120J。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种超细晶贝氏体高强钢板，其成分质量百分比为：C：0.03～0.06％、Si：0.05～0.90％、Mn：1.30～2.00％、Cr：0.05～0.25％、Nb：0.03～0.08％、Al：0.02～0.04％、Ti：0.004～0.020％、B：0.0010～0.0020％、Zr：0.01～0.03％、余量为Fe和不可避免杂质；

Si含量符合下面的公式：

13.14C+14.21Nb+6.32Cr+680B-1.98Mn＜[Si]＜12.22C+9.87Nb+8.11Cr+1210B-1.25Mn；焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.20％。

钢板的屈服强度大于690MPa、抗拉强度大于780MPa、夏氏冲击功Akv(-20℃)≥120J。

低裂纹敏感性钢板的焊接裂纹敏感性指数Pcm可按下式确定：

Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B

焊接裂纹敏感性指数Pcm是反映钢的焊接冷裂纹倾向的判定指标，Pcm越低，焊接性越好，反之，则焊接性越差。为了避免裂纹的产生，必须在焊接前对钢进行预热，焊接性越好，则所需的预热温度越低，反之则需要较高的预热温度。一般认为，当Pcm≤0.25％时，80公斤级(屈服强度690MPa)钢可以实现不预热焊接。

本发明超细晶贝氏体钢高强钢板的制造方法，其包括如下步骤：

1)按上述成分冶炼、浇铸成连铸坯或钢锭；

2)加热，加热温度为1080～1180℃，保温时间为120～180分钟；

3)轧制，分为第一阶段和第二阶段轧制；

在第一阶段轧制过程中，开轧温度为1050～1150℃，当轧件厚度到达成品钢板厚度的2～3倍，在辊道上待温至820～860℃时开始第二阶段轧制；

在第二阶段轧制过程中，道次变形率为10～25％，终轧温度为770～830℃；