[发明专利]一种经济型低屈强比中锰贝氏体钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种低屈强比中锰贝氏体钢板及其生 产方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，桥梁、建筑、海洋平台等基础设施的装备和技 术水平不断提高，因此，对结构用钢的安全和质量的要求也越来越高。屈强比 是表征材料因过载而发生整体均匀变形能力的力学参量，与材料的加工硬化指 数密切相关，是关系钢结构安全性的一个重要力学性能指标。在工程结构中， 钢构件的变形能力和承载能力随屈强比的降低而显著提高，同时，当屈强比降 低时，焊接结构中容许裂纹的长度将增加，构件的安全性将因脆性断裂倾向的 降低而增加。因此，在安全系数要求较高的钢结构件中，宽厚板使用厂家对钢 板的强度和屈强比都有比较高的要求，尤其在建筑结构用钢中，我国抗震设计 规范规格了各级别钢的屈强比不大于0.85。

目前国内已有不少关于低屈强比钢板的发明专利，但大多数采用TMCP+微 合金化成分设计，合金成本较高，生产效率低，轧后控冷进入贝氏体相变区易 使钢板冷却不均匀，造成较大的残余应力以及性能的不均匀。如专利 CN101676427A采用TMCP轧制工艺获得屈强比0.66～0.72的热轧钢板，强度 较高，组织为贝氏体+马氏体，但其采用高Cr、V成分体系，经TMCP控制冷 却后性能易出现不均匀性，板型不易控制；专利CN103422025A采用高 Si-Mn-Cr-Nb成分，通过TMCP+弛豫的轧制工艺，获得的钢板抗拉强度≥ 800MPa、屈强比≤0.83，但其生产工艺复杂，弛豫温度以及时间更是不易控制； 专利CN102011068A采用微合金成分设计以及TMCP+T工艺，钢板抗拉强度≥ 800MPa、屈强比0.65～0.7，但其精轧温度较低(<850℃)，对轧机负荷较大， 且回火工艺增加了钢板生产成本、降低了生产效率低；专利103993243A采用高 Si-Mn-Ni成分体系，通过热轧+碳分配工艺处理，获得钢板屈强比<0.6，但其组 织为板条贝氏体+残余奥氏体，而残余奥氏体为高温稳定相，长时间易发生马氏 体相变，而产生相变应力，其碳分配热处理工艺复杂，对生产设备要求高，电 磁感应加热速度难以控制；专利CN103882330A通过Cr-Mo-Ni-Cu成分体系， 并严格控制Ti/N、Mn/C和Ni/Cu比，采用控制轧制工艺，获得钢板屈强比为 0.68～0.74，抗拉强度大于1200MPa，但延伸率<15％，且成分设计复杂，增加 了熔炼工艺的难度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种经济型低屈强比中锰贝氏体钢板及其生产方 法，通过低碳中锰成分设计，不添加Ni、Mo、V等贵重合金元素，同时采用较 为简单的工艺(控轧+空冷)生产，在降低生产成本的同时，获得具有高强度和 低屈强比的贝氏体+少量铁素体组织，抗拉强度>740MPa，屈强比<0.75。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种经济型低屈强比中锰贝氏体钢板，化学成分以重量百分比计包括：C： 0.04～0.06％、Si：0.18～0.22％、Mn：2.8～5.2％、P≤0.020％、S≤0.010％、Nb： 0.018～0.032％、Ti：0.008～0.022％，其余为Fe和不可避免的杂质。

各化学元素的用量及冶金作用如下：

C：对强度贡献最有效的元素，通过固溶强化提高钢的强度，扩大奥氏体相 区。低碳含量可保证钢一定的韧性以及焊接性能，故本发明中含量控制在 0.04～0.06％。

Si：炼钢脱氧的必要元素，同时也是固溶强化元素，增加材料的强度，含量 过高时损害材料的低温韧性和焊接性能，因此本发明含量控制在0.18～0.22％。

Mn：有效的固溶强化元素，在低碳条件下对提高强度起着显著地作用。扩 大奥氏体相区，增加奥氏体冷却时的过冷度，提高淬透性，当含量超过一定值 后，使得钢轧后空冷即可得到贝氏体组织。本发明通过提高Mn元素含量，代替 高强结构钢中常用Mo、Ni、V等常用贵重合金元素，故含量选择在2.8～5.2％。

Nb：提高奥氏体未再结晶温度，扩大奥氏体未再结晶区的温度范围，在钢 中形成碳氮化物抑制奥氏体晶粒长大，具有强烈细化晶粒的作用，是钢控制轧 制中阻止奥氏体再结晶的重要元素，故含量控制在0.018～0.032％。