[发明专利]芯部低温冲击韧性及焊接性优良的超厚800MPa级调质钢板及其制造方法

说明书

芯部低温冲击韧性及焊接性优良的超厚800MPa级调质钢板及其制造方法，其成分以低C‑超低Si‑低Mn‑(Cu+Ni+高Cr+低Mo)合金化‑(Ti+V+B)微合金化的成分体系作为基础，适当提高钢中酸溶Als含量，(％Als)/[(％N)‑0.292(％Ti)]≥33，控制[1.57(％C)^0.5+7.86(％Si)+23.23(％P)+8.17(％S)]×[1.21(％Mn)+2.65(％Mo)]≤4.2；Ca处理，Ca/S比在1.00～3.00等合金成分的物理冶金设计控制手段；其制造方法采用优化CR+离线梯度调质热处理工艺，使成品钢板(尤其钢板芯部)的显微组织为细小低碳回火马氏体+回火下贝氏体，钢板平均晶粒尺寸在20μm以下，确保不同厚度钢板均能够获得800MPa级高强度的同时，钢板芯部的低温冲击韧性、钢板的焊接性与抗裂止裂特性也同样优异。

技术领域

本发明涉及调质钢板及其制造技术领域，特别涉及一种芯部低温冲击韧性及焊接性优良的超厚800MPa级调质钢板及其制造方法。

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与制造工艺，其中强度、韧性、塑性、焊接性及其之间的匹配是低碳(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，人们对高强调质钢板的韧性、塑性及焊接性提出更高的要求，即钢板在低温状态下(-40℃条件下)，具有抗脆性断裂及塑性失稳断裂能力的同时，断裂延伸率、均匀延伸率达到抗拉强度600MPa级别钢板的水平。并且在相对较低的合金含量尤其贵重金属含量，相对较低的制造成本条件下，大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的合金用量节约成本，高强度轻量化减少了钢构件的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进一步提高钢构件冷热加工性及服役过程中的安全可靠性。

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、亚显微组织精细结构的控制及革新制造工艺技术获得更好的显微组织匹配，超细化金相显微组织与亚结构(位错组态、 packet、block、variant)精细结构及相位角控制，使超厚高强调质钢板获得更优良的强塑性与塑韧性匹配尤其芯部冲击韧性、焊接性及抗环境脆性(抗氢致延迟断裂)。

传统的抗拉强度≥780MPa的高强钢板主要通过离线调质工艺(RQ+T) 生产，这就要求钢板必要具有足够高的淬透性与淬硬性，即淬透性指数 DI≥2.0×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)】，以确保钢板具有足够高的强度、优良的低温韧性及沿板厚方向显微组织与性能的均匀性；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，尤其加入大量的Ni元素不可避免(《CAMP-ISIJ》Vol.4，1991，1949；《CAMP-ISIJ》 Vol.4，1991，1950；《CAMP-ISIJ》Vol.7，1994，836；《CAMP-ISIJ》 Vol.7，1994，837；日本专利昭59-129724；平1-219121；《新日铁制钢研究》第314号-1984；《日本钢管技报》No.107-1985；《新日铁技报》第348号-1993；《川崎制铁技报》Vol.4(No.3)-1972；《川崎制铁技报》 Vol.7(No.2)-1975)。