[发明专利]一种屈服强度960MPa级超高强度钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度钢板及其制造方法，具体的说是一种屈服强度960MPa级超高强度钢板及其制造方法。

背景技术

屈服强度960MPa级超高强度钢板已广泛应用于工程机械结构件，对于提高设备效率、降低能耗和减少自重起到了重要作用，适应了工程机械不断向高参数化、大型化和轻型化方向发展的要求。目前960MPa级钢板的主流生产工艺为离线调质处理，即热轧后进行离线淬火和回火，为保证钢板的淬透性，即在钢板整个厚度截面获得均匀的马氏体组织，钢中通常需添加较多碳和其它合金元素，这不仅提高了合金化成本，而且对于钢板韧塑性和焊接性不利。例如，申请专利“屈服强度960MPa级焊接结构钢”（申请号：200810197585.5）采用离线调质工艺，钢中加入了0.4-0.6wt%Mo和0.14-0.19wt%C；申请专利“屈服强度960MPa以上低成本工艺操作窗口宽的超高强度钢板制造方法”（申请号：201010246776.3）也采用离线调质工艺，钢中加入了0.38-0.42wt%Cr、0.28-0.32wt%Ni、0.35-0.45wt%Mo、0.35-0.41wt%Cu、0.28-0.42wt%Ni及0.12-0.14wt%C。另外，离线调质工艺流程长，生产效率低、能耗高，这导致钢板成本进一步提高。近些年来，采用控制轧制和在线淬火工艺生产超高强度钢板得到了冶金企业的重视。该工艺能够充分利用控轧时奥氏体形变对淬火马氏体组织的细化作用来提高钢板强韧性，因而与传统调质板相比可以减少合金元素加入量。同时，在线淬火工艺无需重新加热淬火，生产流程短，能耗低，代表了高强度钢板生产技术的发展方向。申请专利“一种屈服强度960MPa级钢板及其制造方法”（申请号：201210090873.7）采用了在线淬火和在线回火工艺，钢中碳含量和贵重合金含量较低，焊接碳当量较低，钢板低温韧性优异，-40℃冲击功可达80J以上。然而，该专利存在如下不足之处：一是在钢板淬火后需要采用在线感应加热回火，该工艺是采用电磁感应原理实现钢板在线快速加热，可以细化回火过程中析出的碳化物粒子，改善钢板韧性。但迄今为止全球只有日本JFE钢铁公司配备中厚板在线感应加热装置，国内钢厂尚不具备生产条件；（2）钢中Mn含量较高，达到1.60-2.20wt%，而相关高强度钢板标准中规定Mn含量通常不高于1.6wt.%。这是因为Mn属于易偏析合金元素，提高Mn含量将恶化铸坯中心偏析和微观偏析程度，加剧带状组织、中心脆性相的形成倾向，不利于钢板的韧性和塑性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种屈服强度960MPa级超高强度钢板及其制造方法，采用低碳和多元少量合金成分设计，通过控轧轧制和在线淬火工艺生产960MPa超高强度钢板，克服传统调质工艺流程长、能耗高、合金加入量大的技术问题。

本发明解决以上技术问题的技术方案：

一种屈服强度960MPa级超高强度钢板，其化学成分重百分比为：C：0.06～0.11%，Si：0.10～0.50%，Mn：1.20～1.60%，P：＜0.015%，S：＜0.005%，Cr：0.20～0.50%，Ni：0.10～0.30%，Mo：0.10～0.30%，Nb：0.02～0.05%，V：0.02～0.06%，Ti：0.008～0.03%，B：0.0005～0.003%，Al：0.02～0.05%，余为Fe和不可避免的杂质。

本发明各元素的作用及配比依据如下：

碳：具有显著的固溶强化作用，提高钢的淬透性，但碳对钢的冲击韧性尤其是上平台冲击功非常不利，还明显损害焊接性能，因此，本发明涉及的钢板采用低碳成分设计，碳含量范围为0.06～0.11wt.%。

硅：钢中脱氧元素之一，同时具有较强的固溶强化作用，但过量的Si将恶化钢的韧性及焊接性能，综合上述考虑，本发明钢硅含量范围为0.10～0.50wt.%。

锰：明显提高钢的淬透性，具有一定的固溶强化作用，但Mn含量过高时，其在铸坯中的偏析倾向增加，另外对焊接性能不利，基于上述原因，本发明钢Mn含量范围为:1.20-1.60wt.%。

钼：显著提高钢的淬透性，抑制P、S等杂质元素在晶界的偏聚而降低回火脆性；回火过程中Mo还与微合金元素共同析出形成复合微合金碳氮化物，能够提高析出物的热稳定性，细化其尺寸，从而提高沉淀强化作用。Mo含量太低时，上述作用效果不明显，超过0.30wt.%时，成本较高。因此，本发明钢Mo含量范围为0.10-0.30wt.%。