[发明专利]屈服强度900MPa级贝氏体型高强韧钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度低温高韧性钢板，具体地说，本发明涉及屈服强度900MPa级贝氏体型高强韧钢板及其制造方法。

背景技术

钢板的热机械处理通常采用控轧控冷方式(TMCP)。通过控制变形率和冷却速度实现微观组织的细化或形成超细贝氏体等高强度组织，提高钢的屈服强度。

现有技术有介绍贝氏体高强钢、易焊接高强钢和高强韧钢板的文献。公开号为CN1786246的中国专利申请公开了“高抗拉强度高韧性低屈强比贝氏体钢及其生产方法”，该钢板具有800MPa抗拉强度，韧脆转变温度在-60℃以下，其化学成分(wt.％)为C：0.08～0.15％、Si：0.26～0.46％、Mn：1.5～1.7％、Nb：0.015～0.060％、Ti：0.005～0.03％、B：0.0005～0.003％、Mo：0.2～0.5％、Cu：0.4～0.6％、Ni：0.26～0.40％、Al：0.015～0.05％。公开号为WO99/05335的国际申请公开了一种以两个温度阶段以TMCP工艺生产的低合金高强钢，具有930MPa的抗拉强度，-20℃冲击功为120J，其化学成分(wt.％)为：C：0.05～0.10％、Mn：1.7～2.1％、Ni：0.2～1.0％、Mo：0.25～0.6％、Nb：0.01～0.10％、Ti：0.005～0.03％、P≤0.015％、S≤0.003％。

上述公开的两种钢种的合金元素设计分别为Mn-Ni-Nb-Mo-Ti和Mn-Mo-Ni-Cu-Nb-Ti体系，由于Mo为贵重合金，因此从添加的合金元素的种类和加入的总量来分析，制备此类钢种成本较高。

发明内容

为了解决以上问题，本发明者采用Si-Mn-Cr-Ni-Nb-V-Ti-Al-B系钢种，通过控制热机械轧制和冷却技术，且无调质处理，制备了一种屈服强度达900MPa级的低碳具有低温超高韧性和焊接裂纹敏感性指数低钢板，该钢板具有良好的低温韧性和焊接性。

本发明的一个目的在于提供一种屈服强度900MPa级贝氏体型高强韧钢板。

本发明的另一个目的在于提供所述超高强度、高韧性、焊接裂纹敏感性指数低钢板的制造方法。

为了实现上述目的，本发明的屈服强度900MPa级贝氏体型高强韧钢板的化学成分(重量百分数wt.％)包含：C：0.07～0.14％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.70～2.20％、Cr：0.05～0.50％、Ni：0.20～0.50％、Nb：0.03～0.10％、V：0.03～0.10％、Ti：0.01～0.04％、Al：0.02～0.04％、B：0.0006～0.0025％，余量为Fe和不可避免的杂质。

钢板的屈服强度≥900MPa、抗拉强度≥980MPa、夏氏冲击功Akv(-20℃)大于150J，焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.25％。

上述屈服强度900MPa级贝氏体型高强韧钢板的制造方法，包括：

冶炼、浇铸、加热、轧制、冷却和回火工序；

加热过程中，加热温度控制在1080～1280℃；

轧制分为第一阶段和第二阶段轧制；第一阶段轧制在再结晶温度以上进行，第一阶段轧制后在辊道上待温至770～860℃进行第二阶段轧制，终轧温度为760～840℃；

轧制后进行冷却，优选地，钢板以12～45℃/s的速度冷却至≤400℃，出水后空冷；

冷却到室温后进行回火热处理，回火温度为350～500℃，回火后空冷。优选地，空冷采用堆垛或冷床冷却。

本发明热处理时采用了改进的TMCP和驰豫控制析出(RPC)技术，轧制后空冷驰豫一段时间，使碳氮化物在位错和亚晶界处形成弥散而细小析出。驰豫后进行第二阶段轧制，第二阶段轧制后加速冷却。工艺过程的基本原理为：

钢板在再结晶区充分变形，奥氏体中的位错密度增加。轧制过程中发生的动态回复和再结晶细化了原奥氏体晶粒。刃型位错存在静水压力场，间隙原子如B等会向位错处富集。亚晶界可以用位错模型来描述，间隙原子会向亚晶界处富集。间隙原子的富集使位错处形成Cottrell气团，阻碍了变形造成的高密度位错在回复过程中经过演化，形成了稳定的位错网络。驰豫过程中，Nb、V、Ti等微合金元素以(Nb，V，Ti)x(C，N)y等不同化学计量比的碳氮化物在晶界、亚晶界和位错处析出。析出的碳氮化物等二相粒子，钉扎了晶粒中的位错和亚晶界，稳定了如位错墙等亚结构。