专利名称：：低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板及其生产方法
技术领域：
：本发明涉及抗拉强度^780MPa级低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板及其生产方法，属于低合金钢制造领域。
背景技术：
：在本发明之前，"780MPa级高张力钢板及其制造方法"(专利号JP2007063603)公开了抗拉强度780MPa级低焊接裂纹敏感性调质钢及其生产技术。其目的是提供780MPa级、具有优良韧性和抗再热裂纹特性的钢板及其生产方法。化学成分含B。在本发明之前，"780MPa级非调质厚钢板及制造方法"(专利号JP2004052063)文献中公开了抗拉强度780MPa级低焊接裂纹敏感性非调质钢及其生产技术。其目的是提供780MPa级、具有优良低温韧性非调质厚板及其生产方法。化学成分含B。截至目前，抗拉强度780MPa级低焊接裂纹敏感性高强度钢厚板基本上采用调质和非调质工艺生产技术，几乎都是通过加B来保证钢的淬透性。用B来保证钢的强度、增加钢的淬透性，化学成分和制造条件将发生相互影响，可能导致母材性能不稳定，特别是焊接热影响区的硬度显著提高。"具有良好焊接性和低温韧性钢板的生产"(专利号JP8013032)介绍了780MPa级别低焊接裂纹敏感性高强度钢厚板的生产方法，采用等温淬火工艺。"780MPa级高张力钢板及其制造方法"(专利号JP2007063603)文献提供了780MPa级别的具有良好焊接裂纹敏感性钢的生产方法。但是对钢中Mo、V、Ti含量以公式Mo+2.9V+2Ti《0.50。/。加以限定。
发明内容本发明的目的在于提供一种低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板及其生产方法，钢板抗拉强度》780MPa，钢板最大厚度达到40mm。钢板具有低焊接裂纹敏感性和具有高温回火稳定性的优异性能。设计的化学成分简单且生产工艺简便，适合批量生产。本发明为了达到上述的目的，设计了一种具有低焊接裂纹敏感性抗高温回火钢，其特征在于钢的化学成分的重量百分比为C0.08%0.11%、Si0.15%~0.40%、Mn1.20%~1.75%、P^0.020%、S^).006o/o、Ni0.20%~0.45%、Cr0.15%0.30%、Mo0.20%~0.40%、Cu0.10%~0.30%、V0.03%~0.060/o、Nb0.040/00.060/0，Als0.025%~0.0350/0，Ti0.015%0.0250/0。余量为Fe及不可避免的杂质。另外，本发明的钢化学成分还必须满足Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+CrfCu)/20+Mo/15+V/10+5B^0.26%;本发明中合金元素C、Si、Mn、P、S、Al、Ni、Cr、Mo、Cu、V、Nb、Ti限定量的理由详述如下C:C《0.06y。时需添加其它提高淬透性元素，使成本升高，韧性和焊接性变坏。特别是在本发明的大焊接能量的情况下，C《0.06c/。B寸，C向熔融金属的扩散很少，用一般的焊接材料很难保证焊接接头强度。为保证焊接裂纹敏感性和加入Nb后的大能量焊接接头韧性，C的上限为0.11。/c。本钢种C成分设计下限为0.08%是考虑保证强度而设计的。Si:为使Si在保证母材强度和焊接接头强度中发挥作用，Si应大于0.15%，但Si〉0.40。/。时，焊接裂纹敏感性和焊接接头韧性变坏。其含量控制在0.15%~0.40%。Mn:为使Mn在保证母材强度和焊接接头强度发挥作用，其含量应^1.20。/。。但Mn〉1.75n/o时使焊接裂纹敏感性变坏，而且由于含量太高带来过大的淬透性使母材韧性和接头韧性变坏。其含量控制在1.20%~1.75%。P、S:P、S在本钢种中都是杂质元素。限制在P《0.020°/o;S《0.006%。Al:A1提高粗晶区韧性的机制是减少M-A组元的量及其尺寸，减少了固溶N量。A1N的溶解温度在110(TC附近，它在焊接热循环中很容易溶解，不能有效地阻止HAZ的晶粒长大。在焊接热循环中A1N质点会溶解，使HAZ中自由N的含量增高。A1N的析出十分缓慢，A1N很难在焊接过程中重新形核析出。一般情况下Al的含量为》0.025%，加入Al的上限为0.035%。Ti:根据钢中的N含量，适当添加Ti，形成TiN细粒状弥散分布的粒子以减轻大线能量焊接热影响区脆化的效果最好，利用TiN的沉淀物可以抑制焊接时奥氏体的晶粒粗大，增加针状铁素体的沉淀核。3.42为钢中Ti、N原子的理想化学配比。当钢中的Ti/N值接近于理想化学配比时，TiN粒子更加细小且分布弥散，对高温奥氏体晶粒的细化作用最强，Ti/N值过大或过小都将消弱这一作用。Ti的含量为0.015%0.025%。Nb:Nb通过微合金化与控轧控冷工艺相结合使母材晶粒充分细化，并且结合析出强化和位错亚结构强化效应，达到提高母材综合性能的目的。其含量控制在0.04%~0.06%。Ni、Cr:Ni、Cr有利于提高母材和悍接接头的强度。Ni可进一步改善韧性。但如添加量超过所需的量会使Ceq增大，导致大线能量焊接接头的韧性降低和加工性变坏，因此Ni的含量为0.20%0.45°/。；Cr0.15%~0.30%。Mo:Mo对提高母材强度和焊接接头强度有效，Mo0.20%~0.40%。Cu:Cu对提高母材强度有效，Cu0.10%0.30%。V:V是为保证母材强度和焊接接头强度而添加的，添加量为0.030/o~0.06%o本发明的低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板的生产方法，钢水采用真空处理等纯净钢工艺进行冶炼，钢板生产采用在线控轧控冷和离线回火工艺。热轧前的加热温度加热温度若超过125CTC，可能导致钢的原始奥氏体晶粒的粗大化而不能保证母材的韧性，所以上限为1250°C。钢坯出炉温度为51150~1240°C。但是考虑到微合金元素的适当溶解，加热温度必须保证115(M240。C。轧制条件本发明的钢加热后轧制工艺采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区二个阶段控制轧制工艺。奥氏体再结晶区轧制控制轧制的第一阶段，温度区间在11501000°C。为保证母材韧性及避免产生局部异常粗大的晶粒，应使单道次压下率大于10%，应保证该阶段的累积变形量》55%。奥氏体未再结晶区轧制控制轧制的第二阶段，温度区间控制在《940'C。为保证晶粒细化的效果从而达到提高钢的屈服强度和韧性的目的，应使单道次压下率大于10%，应保证该阶段的累积变形量》55%。在线加速冷却-热轧结束后，将温度在AT3以上的钢板进行强制冷却。强制冷却时应使水均匀地施加在钢板上。钢板的入水温度为840860'C，钢板的终冷温度控制在280~350'C。钢板的冷却速度控制在2535TVS。应使板厚1/2处的冷却速度在10°C/S以上。回火处理回火处理的目的是为消除应力而实施的。在本发明中还具有使Nb及V碳化物析出提高并保证母材强度的特殊作用。在60(TC以上进行回火可达到上述目的。在680'C回火时，金相组织并未粗化而强度保持适中。本发明钢种采用不含B的低焊接裂纹敏感性钢成分设计。本发明钢种如加入微量的B可明显抑制铁素体在奥氏体晶界上的形核，同时还使贝氏体转变曲线变地扁平，从而在一个较大的冷速范围内也能获得贝氏体组织，使钢种提高强度。但是，因为B提高钢种强度的作用是基于其在奧氏体晶界上的偏聚而阻止等轴铁素体在晶界上优先形核，冶炼时必须控制B含量，给冶炼工艺操作带来很大难度；如果B以氧化物或氮化物存在于钢中，就丧失了抑制铁素体在晶界上形核的作用，也给冶炼工艺控制带来困难。另外，在低碳贝氏体钢中由于轧,制和冷却工艺控制不当，易形成局部空隙自由区而促进晶内裂纹，导致成品钢板韧性波动。所以本钢种采取了不含B的成分设计。选用不含B低合金钢成分设计，采用限定冷速的TMCP工艺生产本发明钢种，得到抗高温回火性能优良的780MPa级低焊接裂纹敏感性厚板。此生产方法并没有超常规的工艺难度，可以达到比离线调质钢板生产工艺更经济的实际效果。图1为本发明A方案钢板1/4处金相组织；图2为本发明B方案钢板1/4处金相组织；图3为本发明C方案钢板1/4处金相组织；图4为本发明A方案63(TC回火钢板金相组织；图5为本发明A方案65(TC回火钢板金相组织；图6为本发明A方案68(TC回火钢板金相组织；图7为本发明B方案630'C回火钢板金相组织；图8为本发明B方案65(TC回火钢板金相组织；图9为本发明B方案68(TC回火钢板金相组织；图10为本发明C方案63(TC回火钢板金相组织；图11为本发明C方案65(TC回火钢板金相组织；图12为本发明C方案68(TC回火钢板金相组织。具体实施例方式本发明实施例所用钢的实际化学成分见表l表1化学成分(wt%)炉号CSiMnPSNiCuCrMoVNbTiAlsPcm10.0880,221,510.0120.00570.400.270.170.290.0520.0500.0150.0250.220.10.271.590.0120.00510.410.270.270.30.0510.0480.0160.0300.2530.U0,301.64X00890,00550.400.120.300,300,0520.0530.0160.0270.257未再结晶区轧制)，轧后进行在线加速冷却，冷却速度控制在2535°C/S区间。具体轧制工艺见表2。冷却后钢板进行热矫直+重矫直后下线进行回火处理，钢板回火在辊底式热处理炉进行。回火温度控制在65068(TC区间。表2实测各工序工艺参数<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>TMCP状态金相组织观察图1图3，为非常细化的板条贝氏体组织钢板TMCP+回火状态常规力学性能检验见表4。表4TMCP+回火状态钢板力学性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>方案A回火态试样金相组织图4图6，经过630'C、650aC、680'C保温90分钟回火后，板条贝氏体组织略微粗化，没有发生铁素体多边形化，组织稳定。方案B回火态试样金相组织图7图9，经过630。C、650°C、680。C保温90分钟回火后，板条贝氏体组织略微粗化，没有发生铁素体多边形化，组织稳定。方案C回火态试样金相组织图10图12，经过63(TC、650°C、680'C保温90分钟回火后，板条贝氏体组织略微粗化，没有发生铁素体多边形化，组织稳定。权利要求1、一种低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板，其特征在于厚板化学成分的重量百分比为C0.08％～0.11％、Si0.15％～0.40％、Mn1.20％～1.75％、P≤0.020％、S≤0.006％、Ni0.20％～0.45％、Cr0.15％～0.30％、Mo0.20％～0.40％、Cu0.10％～0.30％、V0.03％～0.06％、Nb0.04％～0.06％，Als0.025％～0.035％，Ti0.015％～0.025％，余量为Fe及不可避免的杂质，化学成分满足Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.26％。2、如权利要求1所述的一种低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板的生产方法，采用铁水预处理技术，转炉冶炼，LF炉+VD炉真空处理、连铸及轧制工艺，其特征在于1)热轧前的加热温度钢坯加热温度为1150~1240°C;2)轧制条件钢坯均热后采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区二个阶段控制轧制工艺；奥氏体再结晶区轧制控制轧制的第一阶段，温度区间在1150100(TC，单道次压下率大于10%，该阶段的累积变形量255%;奥氏体未再结晶区轧制控制轧制的第二阶段，温度区间控制在594(TC，单道次压下率大于10%，该阶段的累积变形量^55%;3)在线强制冷却热轧结束后，将温度在AT3以上的钢板进行强制冷却，钢板的入水温度为840~860°C，钢板的终冷温度控制在280~350°C，钢板的冷却速度控制在25~35'C/S,板厚1/2处的冷却速度在10°C/S以上；4)回火处理回火温度60068(TC。3、根据权利要求1所述的一种低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板的生产方法，其特征在于，钢板的厚度为1240rnrn。全文摘要本发明公开了一种低焊接裂纹敏感性抗高温回火厚板及其生产方法，厚板化学成分的重量百分比为C0.08％～0.11％、Si0.15％～0.40％、Mn1.20％～1.75％、P≤0.020％、S≤0.006％、Ni0.20％～0.45％、Cr0.15％～0.30％、Mo0.20％～0.40％、Cu0.10％～0.30％、V0.03％～0.06％、Nb0.04％～0.06％，Als0.025％～0.035％，Ti0.015％～0.025％，余量为Fe及不可避免杂质，化学成分满足P<sub>cm</sub>＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.26％。采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区二个阶段控制轧制工艺、在线强制冷却、回火处理生产工艺，母材钢板在680℃回火仍保持组织和性能的稳定，抗拉强度在780MPa以上。文档编号C22C38/58GK101660104SQ20081001297公开日2010年3月3日申请日期2008年8月25日优先权日2008年8月25日发明者梁福鸿,胡昕明,苏国阳申请人:鞍钢股份有限公司