[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

本发明涉及一种低成本超低碳贝氏体钢板及其制造方法。

背景技术

超低碳贝氏体钢(ULCB)是近二十年来国际上发展起来的一大类高强度、高韧性、焊接性能优异的新型钢种。这类钢大幅度降低了钢中的碳含量(一般碳含量在0.05％左右)，从而消除了碳对贝氏体韧性的不利影响。这类钢的强度不再依赖碳含量，而主要靠细晶强化、位错和亚结构强化以及微合金碳氮化物的沉淀强化来获得，从而使钢具有优异的强韧性匹配和焊接性能。目前这类钢已广泛应用于油气输送管线、工程机械、桥梁、船舶、海洋平台等领域。

目前开发的超低碳贝氏体钢含有Ni、Cr、Mo、Cu等合金元素，其主要作用是抑制先共析铁素体相变而获得高强度贝氏体组织，但这种钢的合金成本高。如美国专利”Ultra-high strength dual-phase steels with excellent cryogenic temperature toughness”(专利号：US00666212)涉及到超低碳贝氏体组织，在合金成分中添加了0.1～0.3％的Mo和1～3％的Ni。美国专利”ultra-high strength，weldable，essentially boron-free steels with superior toughness”(专利号：US6224689131)的合金成分中含有0.2-0.6％的Mo、0.2-1.0％的Ni及Cu、Cr等元素。国内武钢、鞍钢等企业申请的专利(如ZL97109312.1、03110973.X)均在合金成分中添加了Cu、Ni、Mo元素。

众所周知，Mn元素同样具有抑制先共析铁素体转变、提高钢的淬透性的作用，且价格低廉，但以往超低碳贝氏体钢的开发并未把它作为获得贝氏体组织的主要元素来使用，其添加量少于2.0％，典型含量范围为1.0-1.8％。主要原因之一是Mn属于易偏析元素，Mn在连铸坯的中心偏析将导致钢板心部性能恶化；另外，Mn易与钢中S结合形成MnS夹杂，对钢的韧塑性危害较大。然而，现代洁净钢冶金技术的发展使得钢水中S等杂质元素的含量可以控制在很低的水平，而连铸轻压下和电磁搅拌技术的应用可以使中心偏析状况得到很大改善。另外，控轧控冷技术的发展使得组织细化乃至超细化成为可能，可以在很大程度上抵消高Mn对钢板韧塑性的不利影响。因此，Mn元素有可能替代Cr、Ni、Mo、Cu等元素而成为超低碳贝氏体钢的主要合金化元素。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种超低碳贝氏体钢板及其制造方法。

根据本发明的一方面，提供了一种超低碳贝氏体钢板，所述超低碳贝氏体钢板的化学成分按重量计包含：C：0.02～0.08％、Si：0.10～0.50％、Mn：3.0～4.5％、Nb：0.02～0.10％、Ti：0.005～0.040％、Al：0.01～0.06％、P：≤0.020％、S：≤0.005％，余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述超低碳贝氏体钢板还包含按重量计0.0008～0.0030％的B。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造超低碳贝氏体钢板的方法，所述方法包括冶炼、铸造、加热、轧制和冷却，其中，在加热过程中，将连铸坯装入加热炉中加热，加热温度为1100～1220℃，加热时间为1～5小时，加热后进行轧制；在轧制过程中，粗轧轧制3～8道次，粗轧终轧温度为1000～1100℃，精轧轧制5～14道次，精轧开轧温度880～960℃，终轧温度为750～880℃；在冷却过程中，冷却速度为5～25℃/s，终冷温度为200～500℃。

优选地，当生产屈服强度为550～680MPa的钢板时，钢中各成分的重量百分比为：C：0.02～0.05％、Si：0.10～0.30％、Mn：3.7～4.5％、Nb：0.07～0.10％、Ti：0.005～0.040％、Al：0.01～0.06％、P：≤0.020％、S：≤0.005％，余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，当生产屈服强度为680～800MPa的钢板时，钢中各成分的重量百分比为：C：0.02～0.05％、Si：0.10～0.30％、Mn：3.1～3.9％、Nb：0.05～0.10％、Ti：0.005～0.040％、B：0.0008～0.0030％、Al：0.01～0.06％、P：≤0.020％、S：≤0.005％，余为Fe和不可避免的杂质。