[发明专利]一种降低超高强度海工钢屈强比的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于超高强度海工钢热处理技术领域，具体的说是一种降低超高强度海工钢屈强比的热处理工艺。

背景技术

随着国家《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《海洋工程装备制造业中长期发展规划》实施，将促进海洋工程装备制造业的发展，加大对高端海洋工程用钢的需求。由于海洋工程服役时间长，采用的钢板必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蚀等特性。当前，国际工程用钢主要是屈服强度为355MPa、420MPa、460MPa的钢材。自升式海洋平台的桩腿、悬臂梁、升降齿条机构等需要460MPa-690MPa级及690MPa级以上的高强钢等专用钢。

一般来说，在采用各种强化机制提高海工钢强度的同时，其屈强比将不可避免地上升，但对于某些具有特殊用途的海工钢，出于安全考虑，对海工钢的屈强比有严格要求。例如，英国劳氏船级社明确要求420MPa-690MPa级超高强度海工钢屈强比≤0.94。以Q+T（淬火+回火）状态交货的超高强度海工钢必须采用适当的热处理工艺，以提高其强韧性的匹配。深入研究超高强度海工钢的热处理工艺，通过优化工艺参数，摸清热处理工艺参数和超高强度海工钢屈强比的关系，对超高强度海工钢的应用及其发展有着重要的意义。

采用Q+T（淬火+回火）工艺热处理的超高强度海工钢，淬火温度为890-930℃，保温时间为1.4-1.8min/mm；回火温度为580-650℃，保温时间为2.5-4.5min/mm。对于Q+T处理的超高强度海工钢，显微组织为回火马氏体，屈强比很难降低到0.94以下。为适应海工钢高强韧化的发展趋势，开发具有低屈强比的高强度钢板具有重要的市场价值。

TMCP（控轧控冷）工艺，可以降低超高强度钢的屈强比。钢坯经过两阶段轧制，轧后快速（或超快）冷却，可以在保证强度的同时，实现了高的低温韧性和低的屈强比，广泛用于超高强度低屈强比的结构、桥梁、建筑、管线用钢；但是不能满足以Q+T状态交货的超高强度海工钢。例如现有专利（具有优良低温韧性的高强度且低屈强比的结构用钢，CN200880117319.5、一种低屈强比高性能桥梁钢及其制造方法，CN201510021680.X、低屈强比高强度厚板及其制备工艺，CN201010127855.2、等）和文献（780MPa级低屈强比建筑结构用钢组织调控与工艺开发，东北大学博士论文，2012、新一代控制轧制和控制冷却技术与创新的热轧过程，东北大学学报，2009、超快冷工艺生产高纲级管线钢的研究，武汉科技大学博士论文，2014、等）报道。

通过TMCP+热处理工艺，例如TMCP+Q+T（控轧控冷+淬火+回火）、TMCP+L+T（控轧控冷+亚温淬火+回火）、TMCP+T（控轧控冷+回火），也可以降低超高强度钢的屈强比，同时保持良好的低温韧性，可以获得高韧性低屈强比钢板；但增加了轧钢过程中的控冷工艺。例如现有专利（低屈强比低裂纹敏感性Q550CF调质钢及生产方法，CN201410240349.2、一种低屈强比高韧性钢板及其制造方法，CN201110287965.X、等）和文献（低C含CuNV-F690特厚板的精细组织和强韧性，金属学报，2012、热处理工艺对690MPa级低屈强比高强钢组织性能的影响，材料热处理学报，2013、等）报道。

多步热处理工艺，例如Q+L+T（淬火+两相区淬火+回火）工艺，对降低钢板的屈强比也是一种有效的方法，可显著降低超高强度结构和船板钢的屈强比；但增加了热处理过程中的两相区淬火工艺。例如现有专利（一种连铸坯生产水电站用特厚钢板的制造方法，CN201210576537.3、一种高强度高韧性低合金耐磨钢及其制造方法，CN201010200002.7、钒硼微合金化高强钢及其热处理工艺、CN201310532733.5、等）和文献（热处理工艺对NV-F690船板钢组织和性能的影响，材料热处理学报，2011、两相区二次淬火对高强度船体钢低温韧性的影响，金属热处理，2012、等）报道。

L+T（两相区淬火+回火）和N+T（正火+回火）工艺，钢板可以达到很低的屈强比；但强度却大幅下降，有可能不能满足超高强度钢的要求。例如现有文献（热处理工艺对低屈强比高强度结构钢组织与性能的影响，金属热处理，2014、等）报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

针对现有技术中超高强度海工钢屈强比过高（>0.94），钢板通过热轧之后如何通过简单的热处理工艺改变组织形态，在保证钢板强韧性匹配的情况下，显著降低超高强度海工钢的屈强比。