[发明专利]一种利用稀土提高高碳当量钢板焊接热影响区韧性的方法

说明书

本发明涉及一种利用稀土提高高碳当量钢板焊接热影响区韧性的方法，属于焊接用高强度钢板技术领域。所述方法依次包括转炉冶炼步骤、LF精炼步骤、RH精炼步骤、连铸步骤、热轧步骤和热处理步骤，通过在所述RH精炼过程中向钢液中添加一定量的稀土Ce合金，通过稀土改性钢液中的夹杂物为稀土夹杂物，同时使钢液中产生细小的新生稀土夹杂物，并控制稀土夹杂物的弥散分布。钢液中新生成的细小弥散分布的含稀土Ce夹杂物以及被稀土改性的原始夹杂物，抑制焊接过程中热影响区原奥氏体晶粒长大，同时稀土的加入也推迟了焊接热影响区的贝氏体转变，抑制上贝氏体的形成，从而大幅度提高了高碳当量厚板焊接热影响区的韧性。

技术领域

本发明属于焊接用高强度钢板技术领域，具体涉及一种利用稀土提高高碳当量钢板焊接热影响区韧性的方法。

背景技术

工程机械用钢、建筑构件用钢的大型化和高层化发展要求钢板具有更高的强度，同时具有良好的焊接性能。但是随着钢板强度的提高，其焊接性能显著降低，焊接裂纹敏感性增加。特别是对于高碳当量厚板，随着焊接线能量的提高，焊接热影响区的原奥氏体晶粒尺寸显著增加，形成粗晶热影响区，焊后热影响区易生成上贝氏体组织，明显降低焊接热影响区的韧性。

为了改善厚板焊接热影响区性能，上世纪九十年代日本学者首先提出了“氧化物冶金”的概念，即通过利用炼钢过程中生成的尺寸细小、弥散分布、成分可控的夹杂物粒子以改变钢的组织和晶粒度，从而使钢材具有良好的焊接性能。国内外研究表明，利用钢中细小、弥散分布的夹杂物不仅可以作为钉扎粒子在焊接热循环过程中钉扎奥氏体晶界，抑制原奥氏体晶粒长大，而且可以作为形核核心促进晶内铁素体转变，从而大幅度提高大热输入焊接热影响区的韧性。

日本专利JP5116890(金沢正午、中島明、岡本健太郎、金谷研：大入熱溶接用高張力鋼材製品製造方法，JP5116890，1976.5.28。)提出在钢材的成分设计中添加一定量的Ti和N，利用TiN粒子一方面阻止焊接热循环过程中奥氏体晶粒长大，另一方面促进针状铁素体的生成，从而有效抑制了焊接热影响区韧性的降低。然而，随着焊接热输入的增加，焊缝熔合线附近热影响区的峰值温度将超过1400℃，TiN粒子在此温度下将粗化溶解，从而失去抑制原奥氏体晶粒长大的作用。

在此基础上，研究者们探索利用具有高温稳定性的氧化物粒子作为钉扎晶界和促进晶内铁素体形核的核心。日本专利JP517300发明了利用钛的氧化物提高钢材大线能量焊接性能的方法。钛的氧化物粒子可以作为铁素体的形核核心，形成相互间具有大倾角晶粒的针状铁素体组织，改善焊接热影响区的韧性。但是含钛氧化物夹杂在钢液中容易聚集长大，大颗粒含钛夹杂物会降低钢的韧性，甚至成为裂纹源。