[发明专利]一种超低碳贝氏体钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度高韧性钢板，具体地涉及一种屈服强度大于等于690MPa的超低碳贝氏体钢板及其制造方法。钢板具有较好的低温韧性和大线能量焊接性能，涉及用于桥梁、压力容器、船舶、汽车等行业要求的高强度高韧性耐冲击的结构钢板，以及生产高强度高韧性钢板的方法。

背景技术

超低碳贝氏体是国际上近年来发展起来的高强度、高韧性、焊接性能优良的新钢种，主要用于桥梁、压力容器、船舶、汽车等行业要求的高强度高韧性耐冲击的可焊接结构钢板，传统工艺在生产该钢种时，多添加较多的Cu、Ni、Cr和Mo等贵重合金元素，弥补因采用超低碳技术路线导致的强度损失，成本较高，生产困难。在生产屈服强度小于等于590MPa强度级别的低碳贝氏体钢时可采用适量的微合金元素加控轧和合适的轧后冷却速度实现目标，但在生产高强度级别和要求很高的焊接性能时，为了降低Pcm指数必须采用很低的碳含量，使碳达到超低碳的级别，通常小于等于0.03％，由碳降低引起的强度损失必须添加适当的Cu、Ni、Cr、Mo贵重合金元素析出强化弥补和适当的微合金元素Nb、V、Ti及控轧控冷技术细化晶粒和析出强化弥补。为了在很宽的转变温度范围和冷却速度范围内都能获得贝氏体组织，B成为此类钢中不可或缺的元素。值得一提的是，近年来国内外都有一些低碳贝氏体或超低碳贝氏体钢的文献或专利发表。我国鞍钢、武钢都在(超)低碳贝氏体钢领域的技术上有所研究，并有一些专利技术公开，但大多以控轧+加速冷却生产，或者轧后快速冷却+离线回火工艺生产。

随着桥梁结构、压力容器、船舶等领域技术的发展，其对钢板焊接性的要求也大幅提高，需要钢板能经受大线能量焊接，焊接热输入达到20kJ/mm以上，高的甚至要达到200kJ/mm，在这样高的焊接热输入情况下，钢板的热影响区的冲击韧性必然恶化。传统的桥梁、船体结构用高强度钢均是在低碳合金钢的基础上通过采用控轧、调质热处理等工艺获得针状铁素体、贝氏体、回火马氏体等组织来达到高强度高韧性的配合。为了确保较厚规格钢板具有足够的淬透性，钢中通常需要添加较高含量的Ni、Cr、Mo等合金元素，钢的屈服强度级别一般在570-690MPa之间。目前，国际上有关屈服强度在690MPa左右超低碳贝氏体高强度高韧性钢板的制造方法已有一些文献和专利。

CN101787489A公开了一种易焊接低碳贝氏体钢及制造方法，其化学成分重量百分数为：C：0.02-0.08，Si：0.10-0.50，Mn：1.20-1.80，P≤0.015，S≤0.010，Al≤0.035，Mo：0.10-0.30，Nb：0.020-0.050，V：0.03-0.10，Ti：0.005-0.030，B：0.0005-0.002，N：0.005-0.010，0.005≤3N-10B≤0.015，Ti+V+10B≥8.525N。采用电炉或转炉冶炼、炉外精炼、连铸、控轧控冷的生产工艺。在550-600℃回火，保温时间为1min/mm×板厚+30min，得到屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，延伸率≥20％，-40℃Akv≥200J，20-100kJ/cm焊接时近缝区-40℃Akv≥100J。该专利钢板的屈服强度和抗拉强度偏低，且采用离线回火，回火时间长，生产周期长。

目前仍需要超低碳贝氏体高强度高韧性中厚钢板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度≥690MPa的超低碳贝氏体高强度高韧性中厚钢板，特别是6-25mm厚钢板。

为实现上述目的，本发明的屈服强度≥690MPa的超低碳贝氏体高强度高韧性钢板，其成分(重量％)为：C≤0.03％、Si≤0.15％、Mn：1.2-1.6％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.02-0.05％、Nb：0.02-0.04％、Ti：0.005-0.020％、V：0.04-0.06％、Cu：0.45-0.70％、Ni：0.30-0.50％、B：0.0008-0.003％、N≤0.006％，余量为铁和不可避免杂质。

所述钢板的组织为回火超低碳贝氏体和弥散析出物。

本发明的另一目的在于提供所述超低碳贝氏体高强度高韧性中厚钢板的制造方法。

本发明的所述屈服强度690MPa级高强度钢板的制造方法包括以下步骤：

(1)钢水经真空脱气处理后进行连铸或模铸，模铸后需经初轧成钢坯；

(2)连铸坯或钢坯于1100-1250℃加热后在奥氏体再结晶区和未再结晶区进行三道次以上轧制，总压下率≥70％，终轧温度≥860℃；