[发明专利]一种900MPa级超高韧性低合金钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度高韧性低合金钢及其制造方法，具体地讲，本发明涉及一种屈服强度为900MPa级、超高韧性的低合金钢及其制造方法。

背景技术

高强高韧是钢铁结构材料永恒的发展主题，是实现构件减量化和安全性的必由之路。目前，实际工程中对屈服强度达到900MPa级或更高强度的超高强钢的需求正逐渐增多，如液压支架结构、起重机吊臂、挖掘机支架等钢结构部件。这类高强钢过去通常采用调质工艺(离线淬火+回火)生产，工艺流程长，能耗高，而且为了提高钢的淬透性，在钢板整个厚度截面上获得均匀的马氏体组织，需要加入较高的碳(不小于0.12％)和Cr、Ni、Mo等合金元素，造成合金化成本和焊接碳当量较高。另外，传统调质板由于碳含量高其低温韧性有限，-40℃夏比冲击功通常不超过100J。例如，瑞典SSAB钢铁生产商采用传统调质工艺生产的WELDOX960和DOMEX960屈服强度大于960MPa，但-40℃冲击功仅能保证≥34J。目前，采用控轧控冷(TMCP)或TMCP+回火工艺生产屈服强度大于900MPa钢板正在成为国内外研究的热点问题，该工艺省却了离线淬火，具有生产过程高效、节能和节约合金元素的优点。例如，中国专利ZL200510024775.3提出了一种屈服强度960MPa以上超高强度钢板及其制造方法，采用热轧后直接淬火和回火工艺，钢板具有良好塑性和焊接性。但是，所涉及钢的碳含量仍然较高(0.08～0.18％)，因而造成-40℃低温冲击韧性仅30～40J。公开专利“屈服强度为950MPa级的焊接结构钢”(公开号CN101397641A)，公布了一种实验用超高强钢，轧制过程采用高温大压下以充分细化奥氏体晶粒，然后喷水冷至900℃以下进行最后两道次轧制，轧后空冷，钢板屈服强度≥950MPa。然而由于所涉及钢的碳含量高达0.13-0.18％，，导致-20℃冲击功仅＞50J。Exxonmobil Upstream Res公司申请的专利WO200039352采用控轧控冷生产低温韧性优异的高强度钢，其含碳量较低(0.03-0.12％)，同时加入了高镍含量(不小于1.0％)，但其抗拉强度只能达到830MPa以上。在埃克森美孚和住友金属联合申请的“高抗拉强度钢及其生产方法”的中国专利98802878中，钢板碳含量为0.02-0.10％，采用TMCP工艺生产，但抗拉强度只能达到900MPa以上。综上所述，目前采用TMCP或TMCP+回火工艺生产的高强钢中，若屈服强度大于900MPa，则钢板碳含量较高(不小于0.08％)，其低温韧性较差；若碳含量低于0.08％，尽管可以获得优异的低温韧性，但不大幅度提高合金添加量的条件下，屈服强度难以达到900MPa以上。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种碳含量不大于0.08％、屈服强度900MPa以上的超高韧性低合金钢及其制造方法。

所述制造方法包括以下步骤：将连铸坯装入加热炉中加热，加热温度为1100-1250℃，加热时间为1-5小时；轧制步骤，所述轧制步骤包括粗轧轧制和精轧轧制，其中，粗轧轧制5-9道次，粗轧的终轧温度为1000-1100℃，精轧轧制5-12道次，精轧的开轧温度为880-960℃、精轧的终轧温度为750-880℃，精轧总压缩比不小于3；对轧制后的钢进行冷却，其中，冷却速度为不小于5℃/s，终冷温度不高于500℃。

根据本发明的制造方法，粗轧结束后奥氏体平均晶粒尺寸小于30微米，精轧结束后扁平奥氏体的厚度小于10微米。

优选地，所述制造方法还包括对轧制之后的钢进行回火处理，其中，回火温度为580-680℃，保温时间为25-60分钟。

根据本发明制造的钢的成分为，按重量百分比计，C：0.04～0.08wt.％、Si：0.10～0.40wt.％、Mn：1.50-2.35wt.％、Cu：0-0.40wt.％、Cr：0-0.50wt.％、Ni：0-0.50wt.％、Mo：0.05-0.40wt.％、Nb：0.02-0.10wt.％、V：0-0.07wt.％、Ti：0.005-0.04wt.％、B：0.0005-0.0030wt.％、Al：0.01-0.06wt.％、P：＜0.015wt.％、S：＜0.010wt.％，余为Fe和不可避免的杂质。

根据本发明制造的钢具有高强度和高韧性，从而能够满足生产实践的要求。

附图说明

通过参照附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的以上特征及优点将变得更加清楚，在附图中：

图1是根据实施例1制备的钢的SEM微观组织照片；