[发明专利]F+P+B型低屈强比高强度中厚钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度中厚板钢技术领域，特别涉及一种F（铁素体）+P（珠光体）+B（贝氏体）型低屈强比高强度中厚钢板及其生产方法。

背景技术

随着工程机械向大型化、轻型化的发展，应用于钢结构的钢板需具有高强度、良好的延伸性能、冷弯性能、焊接性能和抗冲击性能等。然而结构强度级别提高后，结构发生脆断的危险性增大，对韧塑性和屈强比等指标要求也更加严格，尤其是屈强比。屈强比是表征材料因过载而发生整体均匀塑性变形能力的参数，较低的屈强比意味着钢板具有较高的加工硬化指数，结构安全性越高。因此各种低屈强比类型钢应运而生。

在本发明之前，专利号：201010599469 一种800Mpa级低屈强比结构钢板及其生产方法，采用TMCP工艺和回火热处理，该钢板厚度规格为10-40mm，屈服强度≥550Mpa，抗拉强度≥800Mpa，屈强比＜0.70，不足之处在于该钢采用Nb、V、Ti微合金元素的同时添加了较高的贵金属元素Ni、Mo和Cu，合金成本高；工艺上采用轧后回火处理，工艺成本也高。

专利号： 201110002738 一种低屈强比高塑性超细晶粒高强钢及制造方法，通过控制轧制＋离线热处理工艺，钢材的屈服强度为450-550Mpa，抗拉强度为670-720Mpa，延伸率为≥25％，屈强比≤0.7。不足之处在于该钢采用Nb、Ti微合金元素的同时添加了较高的贵金属元素Ni，合金成本高；工艺上采用离线热处理，工艺成本也高。

专利号：201210168133 一种低屈强比高强度钢板及其制造方法，钢坯经加热、粗轧、精轧、轧后加速冷却至550℃以下，然后空冷至室温，随后进行760～840℃正火处理，屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥800MPa，主要适用于建筑、桥梁、管线、海洋平台等领域，不足之处在于添加了含量较高的贵金属元素Mo，轧后需要进行正火处理，分别提高钢板的合金成本和工序成本，且生产周期增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种F+P+B型低屈强比高强度中厚钢板及其生产方法。尤其是一种无需添加Ni、Mo、Cu等贵重金属元素，采用控制轧制+待温+超快速控制冷却工艺，组织为细小的铁素体（F）+珠光体（P）+贝氏体（B）的低屈强比高强度中厚钢板。该生产方法适用于配备超快速控制冷却系统的宽厚板生产线。

本发明设计的一种F+P+B型低屈强比高强度中厚钢板，其化学成分的重量百分比为：C：0.05~0.12%，Si：0.2~0.4%，Mn：1.7~2.0%，P≤0.015%，S≤0.015%，Al：0.02~0.05%，Nb：0.04~0.09%，Ti：0.01~0.02%，V：0.03~0.07%，Cr：0.1~0.2%，B：0.001~0.002%，余量为Fe及不可避免的夹杂，且Nb+Ti+V＜0.18%；钢板厚度规格为16mm~40mm。

该钢板采用控制轧制、轧制后待温和超快速冷却工艺制度生产，获得细小的铁素体（F）+珠光体（P）+贝氏体（B）组织，铁素体含量占30~50%。

本发明中选择的成分设计中，各元素的作用如下：

C：选择为0.05~0.12%。碳含量对钢材的强度、韧性和焊接性能都有影响。合理控制钢中碳含量以确保获得优良的可焊性和低温韧性。

Si：选择为0.2~0.4%。Si是炼钢脱氧的必要元素，且以固溶强化形式提高钢的强度；含量太低脱氧效果不佳，含量太高会降低韧性，可焊性较差。

Mn：选择为1.7~2.0%。Mn是固溶强化和提高钢板抗拉强度的最重要元素，对贝氏体转变有较大的促进作用，且成本低廉，本发明中把Mn左右主要合金元素。

Al：选择为0.02~0.05%。铝做为洁净钢冶炼过程中的强脱氧剂，同时铝与钢中氮生成弥散析出的AlN能阻止奥氏体晶粒长大，在奥氏体的铁素体转变过程中起形核作用，加速铁素体转变，细化晶粒。

Nb和V：分别选择为0.04~0.09%和0.03~0.07%，铌和钒都能与钢中碳、氮强烈结合，形成强碳氮化物。这些强碳氮化物熔点高，在高温加热部分固溶时，未溶解的颗粒钉扎奥氏体晶界阻碍原始奥氏体晶粒长大，在随后的轧制过程中又抑制钢中的再结晶及再结晶后晶粒长大，细化奥氏体及相变后铁素体晶粒尺寸，形成强烈的晶粒细化作用；在低温时析出，产生沉淀强化作用。同时钢中加入扩大奥氏体区的锰和微量元素铌、钒，扩大未再结晶区温度范围，为钢的奥氏体未再结晶区控制轧制创造了条件。