[发明专利]一种可大线能量焊接的低合金高强度钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造领域，尤其是一种可大线能量焊接的低合金高强度钢板及其制造方法。

背景技术

在本发明前，已经有一些大线能量用钢的公开报道。如武汉钢铁公司申报的专利“大线能量焊接非调质高韧性低温钢及其制造方法”(公开号CN1338528A)和“大线能量低焊接裂纹敏感性系列钢及其生产方法”(公开号CN1396294A)。这些技术的共同特点是加入B，利用BN和Ca或Re的氧化物抑制热影响区晶粒长大，提高热影响区性能。但是B的加入经常产生副作用，B很容易在晶界偏聚，造成母材韧性的严重下降。目前尚无良好的开展B的措施。另外，Ca、Re的氧化物控制难度很高，当它们在液态析出时，晶粒生长不受限制，不仅起不到抑制晶粒长大的作用，也会破坏母材的韧性。因此，这种方法在生产中很难控制。

韩国浦项公司申请的专利“用于焊接结构的具有TiN+ZrN析出相的钢板及其制造方法和使用该钢板的焊接结构”(公开号CN1398302A)通过提高N的含量来获得较多的TiN以阻止热影响的晶粒长大，由于N提高后对钢的连铸性能影响很坏，铸坯裂纹很难避免，不得不增加了一道渗N工序，致使生产工艺及其复杂，生产效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可大线能量焊接的低合金高强钢板及其制造方法，从而解决母材韧性降低、不适应大线能量要求以及生产上难以控制的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种可大线能量焊接的低合金高强钢板，其特征在于钢的化学成分为(wt％)：C：0.04％～0.16％、Si：0.10％～0.50％、Mn：0.40％～1.8％、Nb：0.020％～0.050％、Ti：0.006％～0.030％、N：0.0030％～0.010％，Al：0.015％～0.060％。此外还可能含有Mo：0.08％～0.40％、Cu：≤0.25％、V：0.02％～0.06％、Ni：≤0.8％的一种或多种，余量为Fe及不可避免的夹杂。

为达到上述目的，本发明还具有如下一些特征：

1.采用Ti微合金化，使生成的第二项粒子中Ti/N比为2.4～3.2之间。

2.使得钢中的Ti、N总含量满足[Ti％]T≥2.667[N％]T-0.004667％。从而保证钢中的固溶[N％]≤0.002％，使钢板的韧性得以提高。

3.控制碳当量C_eq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.45％，以保证焊接热影响区组织中有15％以上的多边形铁素体。

本发明采用上述成分设计的理由如下：

C是决定钢材强度的主要元素，也是决定焊接热影响区组织的主要元素。当C低于0.04％时，难以得到所需要的强度；当C高于0.16％时，焊接热影响区中出现多量的淬硬组织，使韧性得到恶化，而且高C时容易产生焊接裂纹。本发明C控制在0.04％～0.16％。

Si作为脱氧元素而添加，同时提高钢板的强度，影响钢板的焊接性能。Si低于0.10％时，脱氧效果差，钢板表面易起麻点和红绣；但当Si大于0.50％时，促进组织粗化，而且焊接冷、热裂纹敏感性均增加。本发明Si控制在0.10％～0.50％。

Mn的原子半径与Fe相近，容易形成置换固溶体，是应用最多的保证钢板强度的元素，也是增加碳当量的重要元素。当Mn含量低于0.4％时，强度降低，而且S化物的有害作用增强；当Mn含量高于1.8％时，热影响区韧性变坏。本发明Mn控制在0.40％～1.8％。

Ti是本发明着力研究的元素。Ti与N结合成TiN，具有阻止奥氏体晶粒长大和增加铁素体形核的作用，可以有效地提高热影响区的韧性。Ti的添加，还可以减少N的固溶含量，改善钢的时效性能。Ti的加入与N量关系很大。当Ti量低于2.667[N％]T-0.004667％时，钢中固溶N量较多，韧性和时效性能均较低；当Ti/N高于2.73时，TiN粒子粗化，对热影响区的有益作用削弱，同时固溶Ti量增高，损害母材韧性。控制钢中Ti/N在2.4～3.2之间，钢板和焊接热影响区将具有较高的性能，超出此范围，钢板及焊接热影响区性能方面将出现大幅度的下降。本发明Ti控制在0.006％～0.030％。