[发明专利]超低成本、高延伸率及抗应变时效脆化600MPa级调质钢板及其制造方法

说明书

超低成本、高延伸率及抗应变时效脆化600MPa级调质钢板及其制造方法，采用超低C‑Mn‑(Ti+Nb+V+B)微合金钢的成分体系作为基础，控制Mn/C≥22、(Ni+Mo+Cr)合金化、(％B)‑0.714{(％N)‑[0.292(％Ti)+0.518(％Al)×ξ]}≥6×10^‑4，优化控制轧制工艺及在12300≤[1/4(Ac₁)+3/4(Ac₃)]×(t_淬火)≤15900条件下淬火及550～600℃温度之间回火，使成品钢板的显微组织为细小均匀的等轴铁素体晶粒+低碳下贝氏体，钢板平均晶粒尺寸在15μm以下，在获得优良的强韧性、强塑性匹配的同时，钢板具有优良的抗应变时效脆化特性、焊接性及高机械加工性能。

技术领域

本发明涉及调质钢板及其制造技术，特别涉及一种超低成本、高延伸率及抗应变时效脆化600MPa级调质钢板及其制造方法，其抗拉强度≥610MPa、屈服强度≥490MPa、延伸率δ₅(比例试样)≥25％、－40℃常规冲击韧性≥100J、－20℃时效冲击韧性(5％塑性应变形变×250℃×1小时)≥100J，具有优良焊接性。

背景技术

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对高强钢的强韧性、强塑性匹配提出更高的要求，即在维持较低的制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢结构的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进一步提高钢结构安全稳定性和冷热加工性。目前日韩欧盟范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，力图通过合金组合设优化计和革新制造工艺技术获得更好的组织匹配，使高强钢获得更优良的强韧性、强塑性匹配。

传统的抗拉强度≥610MPa、钢板厚度>60mm的高强钢板主要通过离线调质工艺(Q+T)生产；但是对于钢板厚度≤60mm，也可以采用在线调质工艺(DQ+T)来生产；这就要求钢板必要具有一定的淬透性，即淬透性指数DI≥1.0×成品钢板厚度〖DI＝0.311C^1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)〗，以确保钢板显微组织中含有一定数量的下贝氏体，保证钢板具有足够的强度、优良的低温韧性及沿板厚方向显微组织与力学性能的均匀；因而不可避免地向钢中加入较多数量的Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素，导致钢板碳当量、冷裂纹敏感指数处于较高水平，严重影响钢板焊接性与钢板均匀延伸率(美国专利US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104、US Patent4790885、US Patent4988393、欧洲专利EP 0867520A2)；众所周知，较低的延伸率不仅不利于钢板冷热加工性能，而且对钢板的抗疲劳性能、抗应力集中敏感性及结构稳定性影响较大；水电工程中的压力水管涡壳、低温储罐成型加工制作、火电汽轮发电机及海洋采油平台结构等疲劳重载结构上使用时，存在安全较大的隐患；因此大型球罐封头板、压力容器筒体、重载钢结构采用高强调质钢时，一般希望高强调质钢具有优良的强韧性、强塑性匹配，尤其对60公斤级调质钢板抗拉延伸率δ₅在20％以上。