[发明专利]抗应变时效脆化与消除残余应力退火脆化特厚600MPa级调质钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗应变时效脆化与消除残余应力退火脆化特厚600MPa级调质钢板及其制造方法，该调质钢板抗拉强度≥610MPa、屈服强度≥490MPa、－40℃常规冲击韧性≥100J、－20℃时效冲击韧性(5％塑性应变形变×250℃×1小时)≥100J、优良焊接性、成品板厚≥50mm，并且该特厚调质钢板经过580℃×18小时SR处理后(SR处理为消除残余应力退火热处理)，钢板力学性能仍然满足上述要求，不发生SR处理所导致的软化与脆化。

背景技术

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。

随着科技不断地向前发展，人们对高强钢的强韧性、强塑性匹配提出更高的要求，即在维持较低的制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢结构的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进一步提高钢结构安全稳定性和冷热加工性。

目前日韩欧盟范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，力图通过合金组合设优化计和革新制造工艺技术获得更好的组织匹配，使高强钢获得更优良的强韧性、强塑性匹配。

传统的抗拉强度≥610MPa、钢板厚度>60mm的高强钢板主要通过离线调质工艺(Q+T)生产；但是对于钢板厚度≤60mm，也可以采用在线调质工艺(DQ+T)来生产；这就要求钢板必要具有一定的淬透性，即淬透性指数DI≥1.0×成品钢板厚度〖DI＝0.311C^1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)〗，以确保钢板具有足够高的强度、优良的低温韧性及沿板厚方向显微组织与性能的均匀，因而不可避免地向钢中加入大量Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素，而且对厚度≥100mm的超厚调质钢板，如何保持钢板厚度方向力学性能的均匀基本没有涉及(如日本专利昭59－129724、平1－219121)。

更重要的是，采用传统调质钢成分体系与制造工艺生产出的钢板不仅最大厚度受到限制(≤100mm)，钢板沿厚度方向的力学性能均匀性较差，表现为硬度沿厚度方向呈锅底状分布，即钢板上下表面硬度高、中心部位硬度低；而且调质钢板1/4厚度位置的强度、低温韧性及延伸率等技术指标虽然能够满足用户的要求，但是钢板延伸率普遍偏低(δ₅≤20％)，超厚规格的调质钢板延伸率更低，一般均δ₅≤18％(美国专利US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104、US Patent4790885、US Patent4988393、欧洲专利EP 0867520A2)；而较低的延伸率不仅不利于钢板冷热加工性能，而且对钢板的抗疲劳性能、抗应力集中敏感性及结构稳定性影响较大；水电工程中的压力水管和涡壳、火电汽轮发电机及海洋采油平台结构等疲劳重载结构上使用时，存在安全较大的隐患；因此大型疲劳重载钢结构采用高强调质钢时，一般希望高强调质钢具有优良的强韧性、强塑性匹配，尤其对60公斤级调质钢板抗拉延伸率δ₅在20％以上，以保证复杂构件的机械加工。

现有大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的强度和低温韧性，就改善钢板焊接能性，获得优良焊接热影响区HAZ低温韧性说明较少，更没有涉及如何在提高钢板抗拉强度的同时，提高钢板的抗拉延伸率、厚度方向力学性能均匀性及优良的机械加工性能(日本专利昭63－93845、昭63－79921、昭60－258410、特平开4－285119、特平开4－308035、平3－264614、平2－250917、平4－143246、、US Patent5798004、EP 0288054A2、西山纪念技术讲座第159-160，P79～P80】。