[发明专利]900MPa级屈服强度的工程机械用调质钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械用调质钢板及其生产方法，具体来说，涉及一种900MPa级屈服强度的工程机械用调质钢板及其生产方法。

背景技术

随着我国机械制造工业的飞速发展，对工程机械用钢材的强度要求以及高强度条件下的韧性与可焊性提出了越来越高的要求。工程机械制造业为了提高生产效率、减轻机械自重和能耗的需要，趋向于广泛使用高强度的调质钢板。

现有的高强度可焊性结构用钢的开发难度最主要有两点：

1、化学成份的匹配

高强度可焊性结构用钢既要满足高强度又要满足高韧性的要求，同时在工程机械的生产制造时还要保证较好的焊接性(即可焊性)，因此钢材中需要加入的化学元素种类较多而各自的成份范围却较窄，使得钢材中各化学元素的质量百分比之间的牵制及匹配成为突出的矛盾。

2、调质工艺的制定

高强度可焊性调质结构用钢须经过合适的调质(即淬火+回火热处理)工艺来保证各项性能，而调质工艺需要在冷却水的水压、水量及配比、钢板行进速度、温度与时间等工艺参数进行严格控制，因此根据实际生产过程制定符合钢板性能需要的调质工艺也成为高强度可焊性结构用钢的开发难点。

现有的一般的高强度钢板普遍存在焊接性能较差，或焊接后钢板的韧性急剧下降，以致于工程机械在承受很小负荷(小于额定负荷)的情况下，在焊接处发生断裂事故，给工程建设带来巨大的安全隐患。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种900MPa级屈服强度的工程机械用调质钢板及其生产方法，解决高强度可焊性结构用钢的化学成份的匹配和调质工艺的制定难题，使工程机械用调质钢板在具有高强度的同时具有高韧性和良好的可焊性。

为解决上述问题，本发明提供一种900MPa级屈服强度的工程机械用调质钢板，其成分的质量百分比为：C：0.13～0.18，Mn：1.20～1.60，S：≤0.010，P：≤0.020，Si：≤0.50，Cr：≤0.50，Ni：≤0.50，Mo：0.30～0.60，B：≤0.003，V：≤0.05，Ti：≤0.03，Nb：≤0.03，Al：≥0.018，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述钢板中各成分的质量百分比还需满足使所述钢板中碳当量的值≤0.56％。

优选地，所述碳当量的值为0.48～0.56％。

优选地，所述C的质量百分比为0.13～0.16％。

优选地，所述Mn的质量百分比为1.25～1.55％。

优选地，所述Cr的质量百分比为0.30～0.50％。

优选地，所述Mo的质量百分比为0.30～0.50％。

优选地，所述Ni的质量百分比为0.20～0.50％。

优选地，所述B的质量百分比为0.0010～0.0030％。

优选地，所述Ti的质量百分比为0.010～0.030％。

优选地，所述Nb的质量百分比为0.010～0.030％。

本发明所提供的900MPa级屈服强度的工程机械用调质钢板的成分是这样选择的：

如图1所示为钢材中C含量与碳当量(CE)值的关系图，显示出C含量与相应的碳当量的值对钢材可焊性的影响。根据图1对钢材的化学成份进行设计，合理地调整C含量及CE值，避免落入难焊接区内。其中，CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+Ni/15，CE值优选地为0.48～0.56％。

调节C、Mn和Cr的含量范围，尽量做到低碳高锰，再配合加入Cr来调整钢材的CE值，保证钢材在调质后的强度及可焊性。

C：C是钢材中的主要强化元素，也是提高淬透性的元素，因此C的含量不宜过低，但是含量过高也会引起钢材塑性和韧性的恶化，并使钢材的焊接性能变坏，所以C含量应控制在0.13～0.18％的范围之内，0.13～0.16％为最佳。

Mn：Mn不仅是钢材中的主要强化元素，而且Mn在连铸过程中能够推迟钢材从奥氏体向铁素体和珠光体的强化转变与从奥氏体向贝氏体的转变。当钢材中Mn的含量在1.00～1.60％时将起到细化晶粒的作用，可降低脆性转变温度，有效改善钢材的冲击韧性。当Mn的含量在＜2％的范围内，随含量的增加，除了强度随之提高外，韧性也得到逐步改善。因此本发明中Mn的含量控制在1.20～1.60％的范围内。如果考虑到强韧性匹配，则Mn的含量应尽量接近上限，优选地为1.25～1.55％。