[发明专利]一种屈服强度大于1100MPa的贝氏体结构钢板

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种屈服强度大于1100MPa的贝氏体结构钢板。

背景技术

随着工业水平的发展，机械、能源、交通、建筑以及原材料等工业领域所涉及的各种工程机械、桥梁、交通工具的制造、生产对屈服强度大于800MPa级以上钢种的需求越来越大；同时为了达到节约资源、降低生产成本的目的，对现代的结构材料提出了更高的性能要求，不仅仅要求钢铁材料有高强度和优良的焊接性能，并具有好的塑性及低温韧性。传统的钢铁材料是通过提高含碳量与合金总量来达到提高强度的目的，但是这样做的后果就是牺牲了材料的焊接性能以及低温韧性。

目前在屈服强度为1100MPa级别的超高强钢的碳含量基本在0.2％～0.4％左右，主要是以回火马氏体组织为主，延伸率较低，塑性较差，给成形带来一定的影响。中国期刊《金属学报》第43卷第3期中刊登的一篇《低合金超高强度贝氏体钢的晶粒细化与韧性提高》中公开了一种高强度钢板的生产工艺，当其屈服强度达到1100MPa以上时，延伸率就会下降到15％左右，同时此钢种的含碳量为0.25％左右，同时含有较高的Mn、Si含量，因此对焊接性能有很大的影响。

为了解决上述钢的缺点，本发明者结合各种强化机理，通过添加一定量的Mn、Si及微合金元素，设计出一种高延伸率的低碳贝氏体钢，低碳贝氏体钢含碳量较低，合金元素总含量较少，充分利用了微合金元素的细化晶粒作用及微合金的碳氮化物的析出强化和弥散强化作用，从而降低了碳当量以及焊接裂纹敏感系数，因而低碳贝氏体钢有着高强度及焊接性能的良好配合。根据研究发现贝氏体/马氏体这种复相组织的强韧性配合较好。微合金元素的添加同时提高了淬透性，更容易获得下贝氏体与马氏体的复相组织，同时组织中还含有一定量的残余奥氏体来改善钢的韧性。在生产过程中准确控制轧制及冷却过程，获得比例合适的混合组织，从而获得高强度、高延伸率、高韧性等优良性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种屈服强度大于1100MPa的贝氏体结构钢板，该结构钢具有高强度、高延伸率、优良的低温韧性、优良的焊接性能和加工性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种屈服强度大于1100MPa的贝氏体结构钢板，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.14％-0.18％、Mn：0.4％-0.6％、Si：0.6％-0.80％、S：≤0.010％、P：≤0.015％、Mo：0.50％-0.70％、V：0.06％-0.10％、Ce：0.05％-0.07％、N：0.0050％-0.010％、B：0.0025％-0.0035％、Al：≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.15％-0.17％、Mn：0.45％-0.55％、Si：0.65％-0.75％、S：≤0.010％、P：≤0.015％、Mo：0.55％-0.65％、V：0.07％-0.09％、Ce：0.055％-0.065％、N：0.007％-0.008％、B：0.0028％-0.0032％、Al：≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。

最优选，该结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.16％、Mn：0.50％、Si：0.70％、S：≤0.010％、P：≤0.015％、Mo：0.60％、V：0.08％、Ce：0.060％、N：0.0075％、B：0.0030％、Al：≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明中合金元素的的作用为：

碳：影响贝氏体钢力学性能和焊接性能的主要元素，综合考虑硬度、韧性，以及焊接冷裂纹敏感性等考虑确定碳含量的上述范围。

锰：在钢和焊接近缝区中推迟奥氏体向铁素体的转变，对细化贝氏体组织、提高韧性有利。

硅：硅是炼钢时最有效的脱氧元素之一。

硫和磷：严重损害钢的韧性。因此，硫、磷含量应分别控制在≤0.010％和≤0.015％以下。

钼：在钢中促进贝氏体转变，在高热输入焊接近缝区中抑制粗大晶界铁素体的形成，对提高低温韧性有利。

钒：在所述钢中与氮结合形成VN粒子，可促进晶内微细铁素体的转变，限制粒状贝氏体的长大。

铈：可以有效抑制原奥氏体晶粒的粗化，提高低温韧性。

铝：是炼钢过程中一种重要的脱氧元素，即使在钢水中加入微量的铝，也可以有效减少钢中的夹杂物含量，并细化晶粒。

氮：在所述钢中是一种关键的微合金化元素，要同时有效利用VN和BN的作用，以细化粒状贝氏体。