[发明专利]低屈强比低裂纹敏感性Q550CF调质钢及生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域,特别是涉及一种低屈强比低裂纹敏感性Q550CF调质钢及生产方法，适用于工程机械用钢领域。

背景技术

目前，随着国民经济的快速发展，工程机械、桥梁、建筑等基础设施的技术水平不断提高，其对结构用钢的强度、韧性、塑性及焊接性能等要求越来越高。但随着强度级别提高，结构发生脆断的危险性增大。

一般情况下，材料的屈服强度与抗拉强度呈现正相关的关系(屈强比为屈服强度与抗拉强度比值)。相关结构用钢标准和设计在对材料强度级别不断修订的同时，对韧性、塑性和屈强比等延性指标也进行严格的限制。试验研究与工程实践均表明，屈强比是关系结构安全性的一个重要力学性能指标。屈强比偏高，即屈服强度与抗拉强度间距过小，材料发生变形不久就会断裂。但屈强比低的材料，在外拉力作用下容易产生塑性变形，因其抗拉强度高，材料不会轻易断裂。故塑性变形可以作为断裂的征兆，到达断裂的时间越长，材料的安全性越高。为保证结构设计的安全性，要求材料在断裂之前具有足够的塑性变形，即要求材料具有低的屈强比。

低焊接裂纹敏感性高强度钢在不预热或低预热的情况下焊接不出现裂纹，国际上称为CF(Crack Free)钢。此类钢的主要特点是具有低的Pcm值、低碳当量、优异的焊接性能，同时具有低碳含量、高强度、高韧性等特点；其主要生产方法一般有TMCP、TMCP+回火或调质(淬火+回火)。

TMCP或“TMCP+回火”高强度CF钢，组织类型为针状铁素体或板条贝氏体，屈强比较高(一般在0.88～0.93之间)。如要降低屈强比，需降低钢板控制轧制后的冷速以获得一定数量的粒状贝氏体，但其强度和低温韧性有降低的趋势。调质高强度CF钢，回火后的组织类型为回火索氏体，屈强比亦较高(一般在0.90～0.95之间)；同时，为了保证调质钢淬透性，在适当提高C含量的前提下，一般需要添加Ni、Cr、Mo、Cu等合金元素，C含量的提高及合金元素的添加，增加Pcm指数及碳当量Ceq值，对材料的焊接性能产生不利影响。

对比文件1，申请号为“200910046442.9”的中国发明专利“低碳低焊接裂纹敏感性的高强度钢、钢板及其制造方法”公开一种屈服强度达700Mpa至800Mpa最大厚度规格60mm低焊接裂纹敏感性钢，其成分设计中添加0.10％～0.40％贵重合金Mo，同时添加其它含量不等的Ni、Cr、Cu等合金元素，采用调质工艺(高温淬火+高温回火)，制造成本明显偏高；同时，其实例中所制造的20mm～60mm规格低裂纹敏感性钢屈强比一般在“0.90～0.97”之间，屈强比偏高，大大降低材料使用安全性。

对比文件2，申请号为“200810224730.4”的中国发明专利“一种低焊接裂纹敏感性调质高强度钢板及其制造方法”公开一种抗拉强度610Mpa水电用钢，与专利1一样，其成分设计中仍添加0.10％～0.20％Mo及0.30％～0.50％Ni等贵重合金，采用正常调质工艺，成本亦明显偏高；且其实例中所涉及的12mm规格钢板的屈强比在0.85以上，而抗拉强度级别仅为610MPa级别。

对比文件3，申请号为“200710042357.6”的中国发明专利“具有优良焊接性的低屈强比HT780钢板及其制造方法”公开一种抗拉强度780Mpa级低屈强比钢板的制造方法，，其成分体系中添加较多的Cr、Ni、Mo、Cu等贵重合金，对“Mn/C”比、“Ti/N”比、“Ni/Cu”比等采取严格限制，成分设计复杂；采用“正火+回火”工艺生产，工序也较多。合金多、工序多，导致其制造成本高，不易推广并指导实际生产。

对比文件4，申请号为“200910061106.1”的中国发明专利“一种高强度低屈强比焊接结构钢及生产方法”公开一种抗拉强度550Mpa～700Mpa级低屈强比钢板的制造方法，其成分体系中添加较多的Mn、Si、Cr、Ni、Mo、Cu等合金，并对合金成分“[Mn％]+[Cr％]＝2.20％～2.80％”进行限制，且低裂纹敏感性指数Pcm偏高(最高已到0.30％)，对轧制过程要求也很严格；在冷却过程中，采用分阶段冷却；最后进行消应力回火，生产过程比较复杂，成本也不低。

对比文件5，申请号为“200910089346.2”的中国发明专利“屈服强度460MPa级低屈强比建筑用特厚钢板及制造方法”提供一种80mm及其以上规格特厚钢板制造方法，合金体系中添加0.16％的碳，已不属于低裂纹敏感性CF钢范畴，其碳当量Ceq已大于0.40％；同时，其屈服强度仅为440Mpa，并且属于建筑用钢领域。