[发明专利]止裂韧性钢板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种止裂韧性钢板及其制备方法，按质量百分含量计，包括C 0.04‑0.12％、Si 0.10‑0.50％、Mn 0.75‑2.0％、Cu 0.10‑0.50％、Ni 0.10‑1.00％、Cr 0.05‑0.50％、Al 0.010‑0.060％、Nb 0.010‑0.060％，其余为铁以及不可避免的杂质。制备方法包括步骤：(1)将各化学成分加热至1100‑1200℃；(2)热轧程序；(3)热轧后控制冷却，得到所述钢板。本发明的止裂韧性钢板具有高止裂性能、高的强度和较好的低温冲击韧性，同时具备了优良的止裂性能，满足超大型集装箱船体特殊部位构件性能要求；该制备方法工艺简单，且制作成本低。

技术领域

本发明涉及钢板制造技术，尤其涉及脆性裂纹传播停止特性优良的结构用厚钢板及其制造方法。

背景技术

近年来，对于船舶、海洋工程结构的安全性以及由于安全性而引起环境保护问题的意识正在逐步提高。对于大型焊接结构，例如船舶和海洋工程结构中的焊接结构，在发生事故时，尤其是在事故的碰撞过程中，这些焊接结构不可避免地会起裂，因这些结构所存在着裂缝、局部脆性区，或者由于结构的几何应力集中、具有焊接残余应力，因此这些结构都有可能发生裂纹起裂。另随着船舶的大型化，造船用钢板也向厚板化的方向发展，特别是集装箱船，由于其船体结构的要求，在舱口围板、上甲板等部位已经使用厚度达到50-90mm的厚板作为高强度部件。因板厚效应而引起破裂韧性降低，而且焊接热输入也进一步增大，所以焊接部的破裂韧性存在进一步降低的趋势。因此，对脆性对裂纹传播停止特性的要求也进一步提高。

作为使止裂性提高的方法，例如已知控制晶体粒径的方法、控制脆化第二相的方法、以及控制织构的方法。由显微组织结构分析得知，晶粒尺寸与材料的强度、塑性和断裂韧性有密切关系。晶粒越细小，晶粒内的空位数目和位错均减少，塞积位错数目下降，只能产生轻度的应力场，从而将推迟微孔和微裂纹的萌发，致使断裂应变增加，材料断裂所需的能量加大，即提高了断裂韧性。因此，细化晶粒成为提高钢铁材料韧性的最主要和最有效的方法。提高钢板断裂韧性的有效方法是通过微观组织微细化使韧性提高。

公开号为CN 102994874B的专利公开的高止裂韧性钢板厚度为10～50mm，厚度较薄大大限制了产品的应用范围。公开号为CN 104561831A的专利，其微观组织为针状铁素体+多边形铁素体，针状铁素体的相比例≥90％。由于以铁素体为主体，因此难以形成为高强度、并且板厚度厚的钢板。另外其在所述控制冷却步骤中，冷却速度10-30℃/s，而厚板实际冷速难以达到。公开号为CN 104011247A的专利通过控制在表层和板厚的1/2部的晶体粒径和采用X射线测定的织构强度比，来使止裂性提高；公开号为CN 104024456A对织构的板厚中央位置的轧制面上的{311}<011>取向强度和板厚1/4位置的轧制面上的{110}<001>取向强度进行了限定。X射线面强度以及织构是表现局部微观技术，偏差大。这些技术，不是使止裂性提高、且在热轧时得到高的生产率的技术。

公开号为CN 10426404047A公开的一种集装箱船用特厚钢板及其制备方法，虽其最大钢板厚度达100mm，但其所有厚度规格钢板止裂韧性Kca均小于6500N/mm3/2。目前，适用于造船、海洋工程、桥梁等行业，特别是对强度和低温韧性要求较高的大型结构用钢板，无法同时具有高强度、良好焊接性和止裂性能。公开号为CN 102719737A公开了一种屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法，虽然其钢板厚度达到了80mm，但其采用了控轧+正火的生产工艺，增加了生产工艺环节，制造成本高。而公开号为CN 104561831A公开的一种具有高止裂性能的钢板及其制造方法，虽然钢板止裂性能较好，但当钢板厚度≥60mm时，钢的屈服强度和抗拉强度低，限制了其产品应用。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种止裂韧性钢板及其制备方法，该钢板具有较高的强度和较好的低温冲击韧性，同时具备了优良的止裂性能；该制备方法简单、制作成本低。