[发明专利]一种屈服强度890MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度低焊接裂纹敏感性钢板，具体地说，本发明涉及一种屈服强度890MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法。

背景技术

高强度机械设备及工程建设用钢，需要较高的强度和优良的韧性，各种因素对强度的贡献可以用下式表示：

σ=σ_f+σ_p+σ_sl+σ_d

式中σ_f是细晶强化，σ_p是析出强化，σ_sl是固溶强化，σ_d是位错强化。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。

目前，采用TMCP生产低碳高强钢的成分主要是Mn-Ni-Nb-Mo-Ti和Si-Mn-Cr-Mo-Ni-Cu-Nb-Ti-Al-B体系。

如国际公布号为WO99/05335公布的一种以两个温度阶段以TMCP工艺生产的低合金高强钢，其化学成分（wt.%）为：C：0.05～0.10%、Mn：1.7～2.1%、Ni：0.2～1.0%、Mo：0.25～0.6Mo%、Nb：0.01～0.10%、Ti：0.005～0.03%、P≤0.015%、S≤0.003%。

又如中国专利公开号为1521285公布的一种超低碳贝氏体钢，其化学成分（wt.%）为C：0.01～0.05%、Si：0.05～0.55%、Mn：1.0～2.2%、Ni：0.0～1.0%、Mo：0.0～0.5%、Cr：0.0～0.7%、Cu：0.0～1.8%、Nb：0.015～0.070%、Ti：0.005～0.03%、B：0.0005～0.005%、Al：0.015～0.07%。

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Si-Mn-Cr-Mo-Ni-Cu-Nb-Ti-Al-B体系，由于Mo和Ni均为贵重合金，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

本发明的目的在于提供一种屈服强度890MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法，采用Si-Mn-Nb-Mo-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，其焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.25%，屈服强度均大于890MPa，抗拉强度大于950MPa，夏氏冲击功Akv（－20℃）≥120J，板厚可达60mm，具有良好的低温韧性和焊接性，为低碳超细贝氏体板条低焊接裂纹敏感性钢板。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种屈服强度890MPa级低焊接裂纹敏感性钢板，其化学成分重量百分比为：C0.06～0.13wt.%、Si0.05～0.70wt.%、Mn1.20～2.30wt.%、Mo0～0.25wt.%、Nb0.03～0.11wt.%、Ti0.002～0.050wt.%、Al0.02～0.15wt.%、B0～0.0020wt.%，2Si+3Mn+4Mo≤8.5，其余为Fe和不可避免的杂质；且，钢板满足焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.25%。

在本发明的成分设计中：

C：C扩大奥氏体区，淬火形成的过饱和铁素体组织中的碳可增加其强度。C对焊接性能不利。C含量越高，焊接性能越差，对于采用TMCP工艺生产的贝氏体钢来说，C含量越低则韧性越好，较低的碳含量可以生产更大厚度的高韧性钢板，因此本发明C含量控制为0.06～0.13%。

Si：Si在钢中不形成碳化物，而是以固溶形态存在于贝氏体铁素体或奥氏体中。它提高钢中贝氏体奥氏体或铁素体的强度。Si的固溶强化作用较Mn、Nb、Cr、W、Mo和V强。Si降低奥氏体中碳的扩散速度，使CCT曲线铁素体和珠光体C曲线向右移动，有利于连续冷却过程中形成贝氏体组织。本发明钢中加入不超过0.70%的Si有利于提高钢的强度和韧性匹配关系。

Mn：Mn和Fe可形成固溶体，提高钢中贝氏体铁素体和奥氏体的强度和硬度。Mn扩大铁碳平衡相图中的奥氏体区，它使钢形成稳定奥氏体组织的能力仅次于Ni，强烈增加钢的淬透性。Mn含量较高时，有使钢晶粒粗化的倾向。本发明中加入1.20～2.30%的Mn，减缓铁素体和珠光体转变的速度，有利于形成细化的贝氏体组织，并使钢具有一定的强度。