[发明专利]高性能低碳贝氏体结构钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种低合金高性能钢及其制造方法。

背景技术

降低钢桥的初期建造费用和服役期间的维护费用一直是人们关注的焦点。随着桥梁技术的发展，桥梁对钢材的强韧性、抗震、耐蚀性等要求也越来越高。因此，现代桥梁用钢应具有高性能，即优异的强度、韧性的配合、良好的可焊性、较低的屈强比和良好耐大气腐蚀性能等。而以往具有耐大气腐蚀的钢种主要均采用高P、Cu，辅以Cr，Ni等合金元素的方法研制。添加的P含量较高而Mn含量相对较低，它们的共同不足是钢的韧性低，脆性增加，难于承受重载荷，不能应用于桥梁结构。

专利号为US6056833的美国专利公开了一种热机械控轧高强度低屈强比耐大气腐蚀钢，其化学成分按重量百分比为：C：0.08～0.12％、Mn：0.80～1.35％、Si：0.30～0.65％、Mo：0.08～0.35％、V：0.06～0.14％、Cu：0.20～0.40％、Ni≤0.50％、Cr：0.30～0.70％、Nb≤0.04％、Ti≤0.02％、S≤0.01％、P≤0.02％、N：0.001～0.014％，余为Fe和微量杂质。控轧控冷后该钢的屈服强度为490MPa，屈强比≤0.85。另一项专利号为US6315946的美国专利公开了一种超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢，其化学成分按重量百分比为：C：0.015～0.035％、Cu：0.20～0.40％、Cr：0.40～0.70％、Ni：0.20～0.50％、Ti：0.02～0.05％、Nb：0.03～0.06％、B：0.0015～0.003％、Mn≤2.0％、P≤0.012％、S≤0.005％、Si≤0.40％、Mo≤0.50％、V≤0.10％、Al≤0.03％、N≤0.006％，余为Fe和微量杂质。经控轧控冷后屈服强度为450MPa，-35℃夏比冲击吸收功为40J。上述两项专利采用控轧控冷工艺，价格较昂贵的合金元素V、Mo、Ni含量较高，因而生产成本高。

申请号为200510019116.0，名为“具有600MPa级的低温高韧性耐大气腐蚀钢及其生产方法”的中国专利公开了一种采用低碳高锰钢种的制造方法，使钢具有同类型的铁素体组织，避免形成珠光体组织，从而减小钢中各相或不同组织之间的电位差，提高钢的抗腐蚀性能，不添加昂贵合金元素V、Mo，生产工艺容易控制的具有600MPa级的低温高韧性耐大气腐蚀钢及其生产方法。该钢种的化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.09％、Si：0.45～0.70％、Mn：2.10～3.00％、P≤0.02％、S≤0.01％、Ti：0.005～0.009％、Nb：0.095～0.19％、Ni：0.10～0.19％、Cu：0.45～0.65％、Cr：0.75～1.50％、Ca≤0.02％，余量为Fe及杂质，同时满足：0.70＜Cr+Ni+Cu＜2.50及Nb＞4Ti+3Ca。该钢种可用于桥梁建造，但Mn含量较高，达2％以上，冶炼连铸难，连铸坯易偏析，影响钢板内部质量。

申请号为200410061112.4的中国专利公开了一种针状组织高强度耐候钢及其生产方法，该钢可用于桥梁、建筑、交通、海洋平台等工程结构。钢的化学成分按重量百分比为：C：0.01～0.04％、Si：0.15～0.30％、Mn：1.30～1.60％、P≤0.060、S≤0.010、Cu：0.15～0.50、Cr：0.20～0.40、Ni：0.10～0.24、Mo：0.10～0.30、Nb：0.030～0.060以及Ti≤0.030、Als≤0.035、Zr≤0.010和外加RE≤0.40kg/t钢或Ca≤0.0050中的两种或两种以上，余量为Fe及不可避免的夹杂，此外还须满足焊接冷裂纹敏感性系数：Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B≤0.18％。该专利钢种采用控轧控冷工艺生产，含有价格较昂贵的合金元素Mo，因而生产成本较高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种韧性和塑性良好，能承受大线能量焊接，并具有良好耐腐蚀性、低碳当量和低焊接裂纹敏感性系数的抗拉强度为570N/mm²级别以上的低碳贝氏体结构钢及其生产方法，通过采用TMCP+RPC的方法，不添加贵重元素Mo和V来达到降低钢种生产成本的目的。