[发明专利]具有优异的止脆裂性和焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢及其生产方法

说明书

本发明的一个方面提供了具有优异的止脆裂性和焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢及其生产方法。根据本发明的一个方面，提供了具有优异的止脆裂性和焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢及其生产方法，所述高强度钢以重量％计包含，C：0.05％至0.09％，Mn：1.5％至2.0％，Ni：0.3％至0.8％，Nb：0.005％至0.04％，Ti：0.005％至0.04％，Cu：0.1％至0.5％，Si：0.05％至0.3％，Al：0.005％至0.05％，P：100ppm或更少，S：40ppm或更少，以及由Fe和其他不可避免的杂质组成的剩余物；所述高强度钢具有以面积％计包含70％或更多的针状铁素体和10％或更少的珠光体的中心部分显微组织，其中珠光体的等效圆直径为15μm(微米)或更小；所述高强度钢在2mm或更小的表面下区域中具有以面积％计包含30％或更多的铁素体以及由贝氏体、马氏体和珠光体组成的剩余物中的一种类型或更多种类型的显微组织；以及所述高强度钢具有焊接时形成的以面积％计包含5％或更少的马氏体‑奥氏体组分的焊接热影响区。根据本发明，可以获得具有高屈服强度、优异的止脆裂性和优异的焊接部分脆裂萌生抗力的高强度钢。

技术领域

本公开内容涉及具有优异的止脆裂性和焊接区脆裂萌生抗力的高强度钢材料及其制造方法。

背景技术

近来，考虑到国内和国际在船舶、海运、建筑和土木工程领域中使用的结构的设计要求，需要开发具有高强度性能的超厚钢板。

在结构设计中包括高强度钢的情况下，使用具有相对减小的厚度的钢板在由于结构重量的降低可以获得经济效益的同时，可以容易地进行加工和焊接操作。

通常，在高强度钢的情况下，由于在制造厚钢板时压下率降低，因此与薄钢板相比可能无法进行充分的变形。因此，厚钢板的显微组织可能较粗，使得晶粒尺寸对其具有最显著影响的低温特性可能降低。

具体地，在将表示结构稳定性的止脆裂性应用于主要结构例如船体的情况下，要求保证的情况数量增加。然而，在显微组织变粗的情况下，可能发生止脆裂性显著劣化的现象。因此，可能难以改善超厚高强度钢材料的止脆裂性。

同时，在屈服强度为390MPa或更大的高强度钢的情况下，为了改善止脆裂性已经引入了各种技术，例如通过在精铣期间应用表面冷却以及在轧制期间施加弯曲应力来调节晶粒尺寸以细化(refine)表面部分的晶粒尺寸。

然而，虽然这样的技术可能有助于改善表面部分的组织，但可能无法解决由于除表面部分的组织之外的组织的粗化而引起冲击韧性降低的问题。因此，这样的技术可能不是应对止脆裂性的根本对策。

此外，近来，已经引入了通过控制应用于大型集装箱船的钢材料的脆裂萌生来提高船的安全性的设计理念。因此，通常，保障在脆裂萌生方面最脆弱部分的热影响区(HAZ)的脆裂萌生的情况的数量增加。

通常，由于在高强度钢的情况下，HAZ中的显微组织包含具有高强度的低温转变铁素体例如贝氏体，因此存在HAZ特性(具体为韧性)显著降低的限制。

具体地，在通常通过裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement，CTOD)测试评估脆裂萌生抗力以评估结构稳定性的情况下，当产生低温转变铁素体时，由未转变的奥氏体产生的马氏体-奥氏体变成脆性裂纹发生的活性成核位点。因此，可能难以改善高强度钢材料的脆裂萌生抗力。

在屈服强度为400MPa或更大的相关技术的高强度钢的情况下，为了改善焊接区脆裂萌生抗力，已经做出努力以使用TiN细化HAZ中的显微组织，或者使用氧化物冶金在HAZ中形成铁素体。然而，这样的努力部分有助于通过改善组织来形成冲击韧性，但对于降低马氏体-奥氏体(其对降低脆裂萌生抗力具有显著影响)的分数效果并不大。

此外，在基材的脆裂萌生抗力的情况下，可以通过回火等使马氏体-奥氏体转变为具有不同的相以确保物理特性。然而，在由于热历史而使回火效果消失的HAZ的情况下，不可能施加脆裂萌生抗力。