[发明专利]非调质处理低裂纹敏感性钢带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热轧高强钢生产技术领域，具体地，本发明涉及一种非调质处理低裂纹敏感性钢带及其制备方法。

背景技术

工程机械、起重机械、矿山机械等领域的发展使得高强钢的需求量增加，强度等性能指标日益提高，抗拉强度980MPa级别逐渐替代目前已被广泛应用的800MPa以下强度级别钢以实现升级换代。但这类超高强度一般采用淬火-回火的调质处理方式得到，一般都具有较高的碳含量和较高的裂纹敏感性。上述领域内的机械用钢都是经过焊接后使用的，较高的裂纹敏感性会使钢板焊接时易于产生冷裂纹，降低钢板可焊性。为了解决钢板焊接问题，需要对钢板进行焊前预热，而且焊接裂纹敏感指数Pcm(Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B)越高，预热温度越高。这将使得焊接结构生产的工况环境变差，不仅影响生产效率，浪费大量能源，而且会使焊接结构的性能不稳定，影响到机械构件的使用安全。

针对上述情况，现有研究设计了不同的化学成分和制造工艺，主要涉及下面几类。一类是通过调质处理制备低裂纹敏感性钢板，厚度在20mm以上，抗拉强度在600～800MPa。比如在中国专利CN101812634A中，公开了一种低碳低焊接裂纹敏感性的高强度钢板的制造方法，采用Cr-Cu-Mo-V-Nb-Ti-B合金化成分设计，钢板热轧后进行离线淬火+回火工艺，钢的屈服强度基本达到700MPa级别。此类制备工艺的缺点是：1）能耗及成本高，且在保证板型和表面质量方面投入大。2）受到厚度的影响，钢的强度不能大幅度的提高。另外一类采用非调质处理。中国专利CN102605293A公开了一种低温韧性优异的非调质低焊接裂纹敏感性钢及其生产方法，尽管Pcm实现了小于0.18%，采用控制轧制与控制冷却技术，但是钢的强度较低，抗拉强度低于700MPa，不能满足工程机械用途。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种非调质处理低裂纹敏感性钢带，该钢带屈服强度达到900MPa以上，硬度在300HB以上，具有低焊接裂纹敏感性(Pcm≤0.25)，并具有很好的-20℃低温冲击韧性(≥40J)，钢带最大厚度规格15mm，适合普通热连轧进行一次成型，不需要进行后续的调质处理。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种非调质处理低裂纹敏感性钢带，所述钢带的化学成分的重量百分比为：C：0.10～0.16%，Si：≤0.30%，Mn：1.0～1.6%，Nb：0.02～0.06%，V：0.10～0.18%，Cr：0.30～0.60%，Ti：0.10～0.20%，Mo：0.15～0.50%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Al：0.01～0.06%，N：<0.005%，O：<0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述钢带化学成分的重量百分比是：C：0.1%，Si：0.25%，Mn：1.20%，Nb：0.05%，V：0.15%，Cr：0.6%，Ti：0.15%，Mo：0.2%，P：0.01%，S：0.005%，Al：0.02%，N：0.0045%，O：0.003%，其余为铁Fe与不可避免杂质。

优选地，所述钢带化学成分的重量百分比是：C：0.16%，Si：0.30%，Mn：1.5%，Nb：0.04%，V：0.18%，Cr：0.30%，Ti：0.16%，Mo：0.25%，P：0.01%，S：0.003%，Al：0.026%，N：0.005%，O：0.0035%；其余为铁Fe和不可避免杂质。

本发明的钢带的焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.25；屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，δ≥10％；硬度≥300HB；Akv-20℃≥40J。

本发明的钢带具有良好的低裂纹敏感性和耐磨性。

本发明选择上述成分配比的理由如下：

碳：在热连轧及卷取过程中与强碳化物形成元素V、Ti、Mo结合形成纳米级析出相，对第二相析出沉淀强化作用及细晶强化作用贡献大。虽然能大幅度提高强度，但对焊接性能和低温韧性不利，含量越高，焊接性能越差；降低含量既可降低Pcm指数，也可提高焊接性能，因此本发明C含量控制为0.10～0.16wt.%。

硅：在钢中起到固溶强化作用，但过量的Si将恶化钢的韧性及焊接性能，另外影响钢的冷成型性能，降低钢的表面质量。本发明钢硅含量范围为0～0.30wt.%。