[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

公开了高强度超厚钢材及其制造方法。所述高强度超厚钢材以重量％计包含0.04％至0.1％的C、0.05％至0.5％的Si、0.01％至0.05％的Al、1.6％至2.2％的Mn、0.5％至1.2％的Ni、0.005％至0.050％的Nb、0.005％至0.03％的Ti和0.2％至0.6％的Cu、100ppm或更少的P和40ppm或更少的S以及余量的Fe和不可避免的杂质，以及在直至t/10(t在下文中是指钢材的厚度)的表面区域中包含90面积％或更大(包括100面积％)的贝氏体作为显微组织。此外，通过EBSD测量的具有15°或更大的大倾角晶界的晶粒的粒度为10μm或更小(不包括0μm)。

技术领域

本公开涉及具有优异的表面NRL-DWT物理性质的超厚钢材及其制造方法。

背景技术

近来，对于诸如国内外建造的船舶等结构的设计，需要开发高强度超厚钢材，这是因为当在结构的设计中使用高强度超厚钢材时，除了基于轻质化结构形式的经济效益之外，还可以使结构更薄并且可以使结构的厚度变薄，从而便于加工和焊接。

通常，在高强度超厚钢材的生产中，由于总轧制压下率降低在整个组织中不会引起足够的应变，因此组织变粗大。此外，在用于确保强度的快速冷却期间，由于相对大的厚度，产生表面部分与中心部分之间的冷却速率的差异。因此，在表面部分上产生大量的粗大低温转变相(例如贝氏体)，并因此，可能难以确保韧性。详细地，在脆性裂纹扩展阻力表示结构的稳定性的情况下，当应用于诸如船舶的主要结构时，对确保的要求不断增加。在超厚钢的情况下，由于韧性降低，明显难以保证这样的脆性裂纹扩展阻力。

在实践中，许多船级社和钢材制造商进行了可以准确地评估脆性裂纹扩展阻力以保证脆性裂纹扩展阻力的大型拉伸试验。然而，在这种情况下，进行试验可能引起大量成本，因此，可能难以保证其应用于大规模生产。为了降低这样的不合理性，已经稳定地进行了对可以代替大型拉伸试验的小型拉伸试验的研究。作为最具希望的试验，许多船级社和钢材制造商采用ASTM E208-06的表面部分海军研究实验室-落锤试验(Naval ResearchLaboratory-Drop Weight Test，NRL-DWT)。

基于如下研究结果采用表面部分上NRL-DWT：在控制表面部分的显微组织以及现有研究的情况下，在脆性裂纹扩展时裂纹扩展速度减慢，脆性裂纹扩展阻力优异。其他研究人员已想出各种技术以改善NRL-DWT物理性质，例如在精轧期间进行表面冷却以使表面晶粒尺寸精细和通过在轧制期间提供弯曲应力来控制晶粒尺寸。然而，存在如下问题：在将所述技术本身应用于一般生产系统时，生产率大幅降低。

在另一方面，已知当添加大量诸如Ni等的元素以改善韧性时，可以改善NRL-DWT表面性质。然而，由于这样的元素是昂贵的元素，因此就制造成本而言其商业用途可能是困难的。

发明内容

技术问题

本公开的一个方面是提供表面部分NRL-DWT物理性质优异的超厚钢材及其制造方法。

技术方案

根据本公开的一个方面，高强度超厚钢材以重量％计包含0.04％至0.1％的碳(C)、0.05％至0.5％的硅(Si)、0.01％至0.05％的铝(Al)、1.6％至2.2％的锰(Mn)、0.5％至1.2％的镍(Ni)、0.005％至0.050％的铌(Nb)、0.005％至0.03％的钛(Ti)、0.2％至0.6％的铜(Cu)、100ppm或更少的磷(P)和40ppm或更少的硫(S)以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，以及在直至t/10(t在下文中是指钢材的厚度(mm))的表面以下区域中，包含90面积％或更大(包括100面积％)的贝氏体作为高强度超厚钢材的显微组织。钢材的通过EBSD测量的具有15°或更大的大倾角晶界的晶粒的粒度为10μm或更小(不包括0μm)。