[发明专利]一种低屈强比高强韧厚规格钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢板及其制造方法，特别是一种低屈强比高强韧厚规格钢板及其制造方法。

背景技术

随着船体、桥梁、建筑、压力容器以及海洋平台对结构材料要求的不断提高，高强度、高韧性的厚规格钢板的研发受到了广泛关注。但是，高强度钢板存在一个显著的问题，那就是屈强比难以降低。屈强比是屈服强度与抗拉强度之比，反映材料的加工硬化能力。屈强比越高，钢板形变过程中越容易发生局部应力集中或者局部大变形，钢结构吸收少量能量就会导致材料断裂或者结构失稳；屈强比越低，从钢板开始发生塑性形变到最终断裂所经历的形变容量越大、吸收能量越多，钢结构的抗震性能就越好。因此，在对钢结构稳定性要求高的场合，应采用较低屈强比的钢板。然而，采用现有淬火、回火工艺生产的高强度钢板的屈强比一般不低于0.92。较高的屈强比限制了钢板的应用范围。

通常情况下，如贝氏体、马氏体等单一组织类型的钢容易达到高屈服强度和高抗拉强度，但屈服强度和抗拉强度的数值差别不大，因而屈强比较高。通过改进工艺获得复相组织是实现高强度、低屈强比的有效方法，包括铁素体+马氏体、铁素体+贝氏体、贝氏体+马氏体等。复相组织形变时，软相先发生屈服，硬相在进一步的变形过程中提供抗拉强度，因此屈强比得以降低。现有技术获得低屈强比复相组织的工艺通常基于亚温淬火，例如再加热淬火-亚温淬火-回火、正火-亚温淬火-回火、直接淬火-亚温淬火-回火、TMCP-亚温淬火-回火、亚温区直接淬火-回火等工艺。但是，这一类工艺存在生产周期长的缺点。与基于亚温淬火的工艺相比，基于快速加热在线热处理的工艺能够灵活地调控复相组织，且生产周期短、效率高，但是，对生产设备要求极高，难以普遍推广。

另外，除了低屈强比与高强度之间的矛盾，高强度与高韧性也难以同时获得，而且，在厚规格条件下获得高强度也有很大难度。因此，通过简单工艺在厚规格钢板上同时实现高强度、高韧性以及低屈强比是亟待解决的难题。

公开号为CN104789892A的专利公开了一种具有优异低温冲击韧性的低屈强比高强韧厚钢板及其制造方法，该低屈强比高强韧厚钢板化学成分中含有3.6％以上的Ni，因而成本高昂。

公开号为CN106399840A的专利公开了一种低成本低屈强比调质型Q690E钢板及生产方法，该低屈强比调质型Q690E钢板的厚度仅有8-40mm。

公开号为CN103352167A的专利公开了一种低屈强比高强度桥梁用钢及其制造方法，该低屈强比高强度桥梁用钢的屈服强度不高于600MPa，且仅能保证-40℃冲击韧性。

公开号为CN102277539A的专利公开了一种低屈强比高塑性超细晶粒高强钢及其制造方法，该低屈强比高塑性超细晶粒高强钢的组织为贝氏体。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种低屈强比高强韧厚规格钢板，该钢板兼具高强度、高韧性、厚规格以及低屈强比的突出特点。

本发明的另一目的是提供一种低屈强比高强韧厚规格钢板的制造方法，通过该方法可以制得低屈强比、高强韧性的厚规格钢板。

技术方案：一种低屈强比高强韧厚规格钢板，所述钢板化学组分的质量百分比含量为：C:0.060-0.080％、Mn:5.5-6.0％、Si:0.10-0.30％、Al:0.015-0.040％、Mo:0.15-0.30％、Cr:0.20-0.40％、Ni:0.15-0.40％、Ti:0.01-0.03％、S≤0.006％、P≤0.010％，余量为Fe和无法避免的杂质元素。

本发明所述的低屈强比高强韧厚规格钢板中各化学组分质量百分比含量的限定理由如下：

C元素能够通过固溶强化显著增加基体强度，同时能够稳定奥氏体相，但为了降低材料韧脆转变温度，应当尽量降低C含量。此外，C也不利于材料的焊接性能。因此，本发明将C含量控制在0.060-0.080％的较低水平。

Mn作为本发明所述钢板的主要合金元素，既是铁素体强化元素，又是奥氏体稳定元素。在改善材料低温韧性方面，提高Mn/C比能够显著降低韧脆转变温度，因此Mn能够在一定程度上取代价格较高的Ni，但是过高的Mn含量将使偏析程度加重、冶炼难度加大以及材料成本提高。因此，本发明将Mn含量控制在5.5-6.0％。

Si在炼钢过程中为脱氧元素，适量Si能够抑制Mn和P的偏聚，而O含量过高、Mn和P偏聚都会损害韧性。Si还能够产生固溶强化，但含量超过0.3％时会引起韧脆转变温度升高，因此含量不能过高。本发明将Si控制在0.10-0.30％。