[发明专利]具有优异的表面部分NRL-DWT特性的超厚钢材及其制造方法

说明书

公开了一种高强度超厚钢材及其制造方法。该高强度超厚钢材以重量％计包含：0.04％至0.1％的C、1.2％至2.0％的Mn、0.2％至0.9％的Ni、0.005％至0.04％的Nb、0.005％至0.03％的Ti、0.1％至0.4％的Cu，100ppm或更少的P、40ppm或更少的S、以及余量的Fe和不可避免的杂质，并且在表面以下区的直至t/10(t此后指的是钢材的厚度)中包含50面积％或更多(包括100面积％)的多边形铁素体和50面积％或更少(包括0面积％)的贝氏体作为显微组织。

技术领域

本公开涉及具有优异的表面部分NRL-DWT特性的超厚钢材及其制造方法。

背景技术

近年来，在国内外设计船等的结构时，需要开发高强度超厚钢。这是因为，当使用高强度超厚钢来设计结构时，可能会由于结构的重量减轻而存在经济收益，并且结构的厚度也可能减小。因此，可以容易地进行加工和焊接操作。

通常，当制造超厚高强度钢材时，由于总压下率的降低，因此整体组织可能无法充分地转变，并且组织可能变粗。另外，在用于确保强度的快速冷却过程期间由于增加的厚度而可能在表面部分与中央部分之间出现冷却速率的差异，因此，在表面部分中可能产生大量的诸如贝氏体的粗的低温转变相，从而使得可能难以确保韧性。特别是，当将钢材应用于船的主要结构等时，越来越需要保证表示组织稳定性的抗脆性裂纹扩展性，但是由于在超厚钢材的情况下韧性降低而在保证抗脆性裂纹扩展性方面存在困难。

许多船级社和钢铁公司已经进行了大规模的拉伸试验，在该拉伸实验中，可以精确地测试实际的抗脆性裂纹扩展性以保证抗脆性裂纹扩展性。然而，由于在进行测试时可能产生高成本，因此当在大规模生产中应用测试时，可能难以保证抗脆性裂纹扩展性。为了解决该缺点，已经对可以替代大规模拉伸试验的小尺寸替代试验进行了研究。作为最有效的试验，许多船级社和钢铁公司越来越多地使用基于ASTM E208-06标准的表面部分海军研究实验室落锤测试(NRL-DWT，Naval Research Laboratory-Drop Weight Test)。

已经在研究结果的基础上使用表面部分NRL-DWT试验，该研究结果表明，当控制表面部分的显微组织时，裂纹的扩展可能在脆性裂纹扩展期间减慢，使得抗脆性裂纹扩展性可能得到改善。另外，其他研究人员已经设计了各种技术，比如在精轧期间采用表面冷却处理以使表面部分的晶粒尺寸重新细化，并通过在轧制期间赋予弯曲应力来调整晶粒尺寸。然而，该技术存在的问题在于：当该技术应用于一般的大规模生产系统中时，可能显著降低生产率。

同时，已知的是，当添加可能有助于提高韧性的大量元素、比如Ni等时，表面部分NRL-DWT特性可能得到改善。然而，由于这些元素昂贵，因此就制造成本而言可能难以应用这些元素。

发明内容

技术问题

本公开的一方面是提供一种具有优异的表面部分NRL-DWT特性的超厚钢材及其制造方法。

技术方案

根据本公开的一方面，提供了一种超厚高强度钢材，该超厚高强度钢材以重量％计包含：0.04％至0.1％的C、1.2％至2.0％的Mn、0.2％至0.9％的Ni、0.005％至0.04％的Nb、0.005％至0.03％的Ti、0.1％至0.4％的Cu，100ppm或更少的P、40ppm或更少的S、以及余量的Fe和不可避免的杂质，并且作为表面以下区中的直至t/10位置的区域中的显微组织，超厚高强度钢材包含50面积％或更高(包括100面积％)的多边形铁素体、和50面积％或更小(包括0面积％)的贝氏体，其中t是钢材的厚度。