[发明专利]720MPa级大厚度船舶用钢板及其制造方法

说明书

本发明公开一种720MPa级大厚度船舶用钢板，C：0.055％～0.09％；Si：0.05％～0.14％；Mn：1.65％～1.95％；S：≤0.002％；P：≤0.008％；Als：0.02％～0.05％；N：0.003％～0.010％；Ni：0.70％～0.95％；Cr：0.70％～1.00％；Nb：0.02％～0.04％；Cu：0.15％～0.30％；Ti：0.008％～0.015％；余量为Fe和不可避免的杂质。可满足海洋恶劣、苛刻环境对船用钢板的技术要求。

技术领域

本发明属于钢铁材料制备领域，特别涉及一种屈服强度720MPa级耐低温超高强大厚度船舶用钢板及其制造方法。

背景技术

近年来在船舶工业快速增长的带动下，极低船舶用钢的需求量在逐年迅速上升。但是，我国缺乏极地船舶设计和制造经验，与芬兰、日本、韩国、美国和俄罗斯等极地船舶建造强国相比有很大差距。2016年，广船国际承接了俄罗斯Yamal项目中极地凝析油轮的建造。2017年，我国最大的海工企业中集来福士承建了挪威订购的“维京龙”号北极钻井平台。尽管我国造船企业承接了少量具有低级别冰区符号的船舶订单，但极地原油运输破冰船和极地LNG运输破冰船等高技术极地船舶几乎是空白。

极地船舶建造离不开适应极地恶劣服役环境的低温用钢等关键材料，高强度、高低温韧性及易焊接的高性能钢材是极地船舶安全航行的基本保障。急需开发具有一定的强度、较低的屈强比，良好的低温韧性，抗层状撕裂、良好的可焊性和加工性能等综合性能优异的钢板。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题提出一种屈服强度720MPa级耐低温超高强大厚度船舶用钢板及其制造方法，通过合理的成分设计，新型调质工艺(一次亚温淬火+一次等温淬火+回火工艺)相结合，制备出具有超高强度(屈服强度≥720MPa)、耐低温(-60℃冲击功≥150J)、零塑性脆转温度(NDTT)≤-65℃、Z向性能≥60％的最大厚度100mm船用钢板，钢板组织为回火索氏体+极少量贝氏体组织，其良好的组织性能均匀性、抗层状撕裂性等特点满足了海洋恶劣环境用钢的技术要求。

为了实现发明目的，本发明采取的技术方案如下：

720MPa级大厚度船舶用钢板，其特征在于：C：0.055％～0.09％；Si：0.05％～0.14％；Mn：1.65％～1.95％；S：≤0.002％；P：≤0.008％；Als：0.02％～0.05％；N：0.003％～0.010％；Ni：0.70％～0.95％；Cr：0.70％～1.00％；Nb：0.02％～0.04％；Cu：0.15％～0.30％；Ti：0.008％～0.015％；余量为Fe和不可避免的杂质。

钢板厚度为50～100mm。

本发明钢中各合金成分的作用机理如下：

C：是有效提高钢板强度的廉价元素，但随着碳含量的提高，则显著降低钢板的塑性、低温韧性和抗焊接裂纹敏感性，碳含量低，在调质后钢的硬度、强度偏低，但是塑性和韧性较高。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.055％～0.09％。

Si：是炼钢过程中主要的脱氧成分，在炼钢过程中可以作为脱氧剂和还原剂，有利于钢板强度的提高，当含量超过0.5％时将促进马奥岛的形成，损害焊接性和低温韧性。适量的Si能够提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比，还能提高钢在高温时的抗氧化性，较低Si含量可提升钢板表面质量。因此，优选Si含量为0.05％～0.14％。

Mn：是保证钢的强度和韧性的必要元素，Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹，同时Mn也是良好的脱氧剂。适量的锰可以改善钢的强度和韧性，为了提高本发明材料的强韧性，因此优选Mn含量范围为1.65％～1.95％。

P：是对冲击值带来不利影响的元素，可以在板坯中心部位偏析以及在晶界聚集等损害低温韧性，本发明材料控制在不高于0.008％。