[发明专利]屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及中厚钢板制造技术领域，特别是一种屈服强度460MPa级正火可焊接高强韧钢板及其制造方法。 

背景技术

随着社会的发展，各行业对自身所用钢板也提出了更高要求，为了减轻设备的自重，要求钢板具有更高的强度；为了提高设备的使用安全性，要求钢板具有低屈强比；为了扩大设备的使用环境和应用领域，要求钢板有良好的低温韧性；为了方便设备的制造加工，还要求钢板具有一定的可焊性，因此高强韧钢板的需求越来越大。目前，屈服强度460MPa级的高强韧钢板采用控轧控冷工艺或TMCP+回火或淬火+回火工艺来生产。采用控轧控冷工艺或TMCP+回火工艺生产时，轧后必须进行层流冷却，由于受冷却设备的精度、钢板的厚度以及冷却前钢板温度的均匀性等因素的影响，往往会出现同一钢板不同部位性能出现较大波动；而采用淬火+回火工艺生产时，由于要保证钢板的淬透性，往往要添加一定量的Cr、Mo、Cu、Nb、Ni等合金元素，然后通过适当的回火处理来确保钢板的强度和冲击韧性，不仅工艺流程长，生产成本也很高。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、易操作、性能均匀且稳定的一种屈服强度460MPa级正火可焊接高强韧钢板及其制造方法。 

本发明涉及的屈服强度460MPa级正火可焊接细晶粒高强韧钢板，既要满足低屈强比，又要满足强度、韧性的要求，同时还需兼顾可焊性，因此需要保证较低的碳当量。与同等级钢板的其他生产方法相比，本发明生产的屈服强度460MPa级正火可焊接高强韧钢板，采用了成本较低的Mn-V-Ni-N系的成分设计，通过合理的控轧和正火处理来保证钢板的低屈强比、高强韧性和可焊性，生产的屈服强度460MPa级钢板具有良好的机械性能和可焊性。

本发明所述的屈服强度460MPa级正火可焊接高强韧钢板，厚度为6~80mm，其化学成分按质量百分数为：C：0.14%~0.20%，Si：0.20%~0.60%，Mn ：1.20%~1.70%，V：0.12%~0.20%，Ni：0.15%~0.40%，N： 0.005%~0.020%，Alt：0.005%~0.040%，P ≤0.015%，S ≤0.005%，其余量为铁Fe和不可避免的杂质，晶粒度为10级及以上。 

本发明所述屈服强度460MPa级正火可焊接高强韧钢板，采用Mn-V-Ni-N系的成分设计，理由是： 

（1）C: 本发明碳含量选择在0.14%~0.20%，主要考虑到碳是钢铁材料中最廉价、最有效的强化元素，溶入基体中，能起到固溶强化作用，同时能在钢中形成更多的渗碳体，进一步提高钢的强度，但碳含量过高，不仅会降低钢材的塑韧性，也将恶化钢材的焊接性能；

（2）Si：本发明的硅含量在0.20%~0.60%，Si主要以固溶强化形式来提高钢材的强度，同时也是钢中的脱氧元素，但含量过高，也会降低钢材的塑韧性和焊接性，同时使钢坯加热后表面氧化铁皮粘稠性增加，容易使钢板表面出现麻点等表面问题；

（3）Mn：本发明的锰含量为1.20%~1.70%，Mn是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，还可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。同时还能固溶强化铁素体，随着Mn含量增高，钢材的强度也增大，但过高的Mn也将会降低钢材的韧性和焊接性；

（4）V：本发明的钒含量为0.12%~0.20%，V是钢中的强化元素，主要是由于VC、V(CN)的沉淀强化，可使钢材的强度明显提高，同时V能固定钢中的氮，使钢材的时效性能得以改善。另外，V可以固定焊缝中的氮，能显著改善钢的焊接性能。但V会提高钢材的韧脆转变温度；

（5）Ni：本发明的镍含量为0.15%~0.40%，Ni具有一定的强化作用，还能显著地改善钢材的低温性能，使基体和焊接区的低温韧性大幅度提高，Ni还能形成稳定的奥氏体组织，提高耐腐蚀性能，同时能提高奥氏体钢的高温强度和持久强度，提高钢的塑性，能促进石墨化。但Ni是稀有金属，含量过高，成本将大幅增加，同时还会使钢板氧化铁皮难以脱落而增加成本；

（6）N：本发明的氮含量为为0.005%~0.020%，N能与钢中的V化合，形成VN，对控制轧制有明显作用，细化奥氏体晶粒，还有析出强化的作用，显著地改善钢材的强韧性，但N含量过高，将使钢中的游离氮增多，从而恶化钢材的时效性能和焊接性能；