[发明专利]低碳低焊接裂纹敏感性的高强度钢、钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料，具体地说，本发明涉及一种低碳低焊接裂纹敏感性的高强 度钢。

背景技术

目前，屈服强度700MPa以上的高强度钢已被广泛应用于工程机械、矿山机械、港 口码头机械等领域，但这类高强度调质钢一般都具有较高的碳含量和较高的裂纹敏感 性。通常，工程机械等结构都是焊接结构，较高的裂纹敏感性会使钢板焊接时易于产 生冷裂纹，钢板的可焊性变差。为了解决钢板焊接的问题，往往需要对钢板进行焊前 预热，而且焊接裂纹敏感指数Pcm(Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+ 5B)越高，需要的预热温度就越高。这将使得焊接结构生产的工况环境变差，不仅影 响生产效率，浪费大量能源，而且会使焊接结构的性能不稳定，影响到工程机械的使 用安全。

对于已有的涉及低焊接裂纹敏感性钢板的专利或现有产品，往往都是通过TMCP (热机械控制工艺，即控制轧制+控制冷却)工艺生产的低碳贝氏体钢，其主要应用领 域为天然气、石油管线等领域。这类钢板通常强度级别较低，限于其工艺特点，也难 以生产屈服强度700MPa以上、厚度规格在40mm以上的高强度厚板。即便要实现这一 要求，也往往需要添加大量的合金，不但增加了钢板生产的合金成本，也会使钢板的 Pcm增加，影响钢板焊接性能。对已公开的的专利及生产技术总结如下。

中国专利文献CN200510047196.0和CN200510047195.6均涉及一种高强度低焊接 裂纹敏感性钢厚板，都是采用了TMCP+回火工艺生产的低碳贝氏体钢，其抗拉强度均 仅有610MPa。中国专利文献CN200610018010.3公开了一种低碳贝氏体钢，其抗拉强 度仅有620MPa级，同样是用TMCP+回火工艺生产。中国专利文献CN02115877.0公开 了一种调质工艺生产低焊接裂纹敏感性系列高强钢，但所涉及钢板的抗拉强度只有 60-70公斤级，强度级别较低；且其在成分设计上采用了Ni-V-Cu-Mo-Zr-RE，成分复 杂且成本较高。

日本专利文献JP54130426A和JP57152422A所涉及的低焊接裂纹敏感性钢板，也 是抗拉强度60公斤级以下的低碳贝氏体钢。日本专利文献JP53052228也涉及一种具 有低焊接裂纹敏感性的高强高韧钢板，但其抗拉强度级别仅在70公斤级。日本专利文 献JP54066323所涉及的钢板屈服强度只有50公斤级，且加入了较多的Cu、Ni，并需 要添加稀土元素。

以上专利文献所涉及的低焊接裂纹敏感性钢板，最高抗拉强度仅为700MPa左右， 都没有达到屈服强度700MPa的强度级别。另外，除中国专利文献CN02115877.0所涉 及钢采用调质工艺外，其他专利文献所涉及钢都采用TMCP或TMCP+回火工艺生产低碳 贝氏体钢。同时，在成分体系上，以上专利文献所涉及钢往往需要添加较昂贵的Ni 元素，且常常还要添加较多的Cr、Cu等元素。

对于现有的700-800MPa级高强度调质厚板，如表1所列SSAB和迪林根的两个产 品Weldox700E和Dillimax690T，都是采用传统的调质钢成分设计，碳含量较高，Pcm 在0.25以上，其厚钢板无法进行常温无预热焊接。

上述专利文献以及SSAB和迪林根所涉及钢板的化学成分见表1，生产工艺及钢板 性能见表2。

表2上述专利文献以及SSAB和迪林根所涉及钢板的生产工艺及性能

在工程、矿山机械大型化、轻量化、高性能的发展形势下，对钢板的强度要求越 来越高。同时，钢板还要具有很好的低温韧性及良好的易焊接性能，因为大型机械结 构件诸如采煤机液压支架等都采用焊接工艺组配。为了便于生产并能得到安全可靠的 质量，钢板的焊接性能尤为关键。要实现无预热的常温焊接，必须要求钢板具有很低 的焊接裂纹敏感性能，其敏感指数要在0.20以下。由以上比较可知，传统的700MPa 以上的高强度调质钢板，尤其是40mm以上的厚规格产品，Pcm值一般都在0.25以上。 因此，工程机械领域迫切需要一种焊接裂纹敏感性低(Pcm≤0.20)的700MPa及以上 强度级别的调质厚板来改变这种状况。