专利名称：F+p+b型低屈强比高强度中厚钢板及其生产方法
技术领域：
本发明属于高强度中厚板钢技术领域，特别涉及ー种F (铁素体)+P (珠光体)+B(贝氏体)型低屈強比高強度中厚钢板及其生产方法。
背景技术：
随着工程机械向大型化、轻型化的发展，应用于钢结构的钢板需具有高強度、良好的延伸性能、冷弯性能、焊接性能和抗冲击性能等。然而结构强度级别提高后，结构发生脆断的危险性増大，对韧塑性和屈強比等指标要求也更加严格，尤其是屈強比。屈強比是表征材料因过载而发生整体均匀塑性变形能力的參数，较低的屈強比意味着钢板具有较高的加エ硬化指数，结构安全性越高。因此各种低屈強比类型钢应运而生。在本发明之前，专利号201010599469 —种800Mpa级低屈强比结构钢板及其生 产方法，采用TMCPエ艺和回火热处理，该钢板厚度规格为10-40mm，屈服强度彡550Mpa，抗拉强度彡800Mpa，屈强比< 0. 70，不足之处在于该钢采用Nb、V、Ti微合金元素的同时添加了较高的贵金属元素N1、Mo和Cu，合金成本高；エ艺上采用轧后回火处理，エ艺成本也高。专利号201110002738 —种低屈強比高塑性超细晶粒高强钢及制造方法，通过控制轧制+离线热处理工艺，钢材的屈服强度为450-550Mpa，抗拉强度为670_720Mpa，延伸率为彡25%，屈強比< 0. 7。不足之处在于该钢采用Nb、Ti微合金元素的同时添加了较高的贵金属元素Ni，合金成本高；エ艺上采用离线热处理，エ艺成本也高。专利号201210168133 —种低屈強比高强度钢板及其制造方法，钢坯经加热、粗车L、精轧、轧后加速冷却至550°C以下，然后空冷至室温，随后进行760 840°C正火处理，屈服强度彡450MPa，抗拉强度彡800MPa，主要适用于建筑、桥梁、管线、海洋平台等领域，不足之处在于添加了含量较高的贵金属元素Mo，轧后需要进行正火处理，分别提高钢板的合金成本和エ序成本，且生产周期増加。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种F+P+B型低屈強比高強度中厚钢板及其生产方法。尤其是ー种无需添加N1、Mo、Cu等贵重金属元素，采用控制轧制+待温+超快速控制冷却エ艺，组织为细小的铁素体(F) +珠光体(P) +贝氏体(B)的低屈強比高強度中厚钢板。该生产方法适用于配备超快速控制冷却系统的宽厚板生产线。本发明设计的ー种F+P+B型低屈強比高強度中厚钢板，其化学成分的重量百分比为C 0. 05 0. 12%, S1:0. 2 0. 4%, Mn :1. Tl. 0%, P く 0. 015%, S く 0. 015%, Al :0. 02 0. 05%,Nb :0. 04 0. 09%, T1:0. 01 0. 02%, V :0. 03 0. 07%, Cr :0.1 0. 2%, B :0. 001 0. 002%,余量为Fe及不可避免的夹杂，且Nb+Ti+V < 0. 18% ;钢板厚度规格为16mnT40mm。该钢板采用控制轧制、轧制后待温和超快速冷却エ艺制度生产，获得细小的铁素体(F) +珠光体(P) +贝氏体(B)组织，铁素体含量占30 50%。本发明中选择的成分设计中，各元素的作用如下
C :选择为0. 05、. 12%。碳含量对钢材的強度、韧性和焊接性能都有影响。合理控制钢中碳含量以确保获得优良的可焊性和低温韧性。S1:选择为0. 2^0. 4%。Si是炼钢脱氧的必要元素，且以固溶強化形式提高钢的强度；含量太低脱氧效果不佳，含量太高会降低韧性，可焊性较差。Mn :选择为1. Tl. 0%。Mn是固溶强化和提高钢板抗拉强度的最重要元素，对贝氏体转变有较大的促进作用，且成本低廉，本发明中把Mn左右主要合金元素。Al :选择为0. 02^0. 05%。铝做为洁净钢冶炼过程中的强脱氧剂，同时铝与钢中氮生成弥散析出的AlN能阻止奥氏体晶粒长大，在奥氏体的铁素体转变过程中起形核作用，加速铁素体转变，细化晶粒。Nb和V :分别选择为0. 04、. 09%和0. 03、. 07%,铌和钒都能与钢中碳、氮强烈结 合，形成强碳氮化物。这些强碳氮化物熔点高，在高温加热部分固溶时，未溶解的颗粒钉扎奥氏体晶界阻碍原始奥氏体晶粒长大，在随后的轧制过程中又抑制钢中的再结晶及再结晶后晶粒长大，细化奥氏体及相变后铁素体晶粒尺寸，形成強烈的晶粒细化作用；在低温时析出，产生沉淀強化作用。同时钢中加入扩大奥氏体区的锰和微量元素铌、钒，扩大未再结晶区温度范围，为钢的奥氏体未再结晶区控制轧制创造了条件。T1:选择为0. OrO. 02%。钛除了固定氮元素，还可以阻止加热、轧制和焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。另外，钢中固溶的钛可以在冷却过程中以碳氮化物的形式析出，起到阻止晶粒长大和弥散析出強化作用。Cr :选择为0. ro. 2%，中等碳化物形成元素，能形成细小的碳化物，能大大提高结构钢的强度。B :选择为0. OOrO. 002%。钢中加入的微量B，即可显著提高钢的淬透性，此时它对其它性能等无影响或影响神效，在一定度上可以替代N1、Cr、Mo。在该钢中加入微量的硼意为提高钢板淬透性，使钢板在厚度方向上的组织更加均匀。P和S :选择为彡0.015%。磷、硫均为有害元素，在钢中分别会产生冷脆、热脆现象，恶化钢板的塑韧性，在考虑经济实用性的前提下应尽可能的減少其在钢中的含量。磷、硫的目标含量分别控制在< 0. 015%。针对ー种F+P+B型低屈強比高強度中厚钢板的生产方法，在エ艺中控制的技术參数如下(I)冶炼采用真空感应电炉冶炼，浇注成方形钢锭；(2)控制轧制钢坯加热温度为115(Tl200°C，加热时间为3. 5 4. 5h，到铸坯奥氏体化，碳氮化物溶解，且温度不至于太高导致奥氏体晶粒粗大；采用两阶段控制轧制第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为115(T120(TC，道次压下率为2(T35%，实现奥氏体晶粒的充分细化，轧件中间待温厚度为成品厚度的2 3倍；第ニ阶段为精轧阶段，奥氏体未再结晶区开轧温度为880°C、00°C，总压下率为50%飞5%，终轧温度为800 830で；(3)待温+超快速冷却钢板完成轧制后进行待温；钢板的开冷温度为70(T750°C，进入超快速冷却，终冷温度为35(T400°C，冷却速度为3(T40°C /s ;超快速冷却后，钢板空冷
至室温。本发明中钢板轧制后开冷温度的选择和超快速控制冷却技木，是本发明的核心エ艺环节(1)轧制后钢板经过一定的待温处理，将开冷温度控制为70(T75(TC，目的是使钢板在空冷较慢冷速的条件下发生奥氏体向铁素体的转变，引入309^50%的铁素体组织。相对于贝氏体组织来说，铁素体组织强度较低，可以起到调节屈強比的效果。(2)通过加快轧制后的冷却速度，不仅可以抑制晶粒的长大，而且可以获得高強度高韧性超细贝氏体组织。钢板以3(T40°C /s的冷却速度，冷至350°C "400°C，出水后空冷，在此超快速冷却技术下，未发生铁素体转变的奥氏体进行贝氏体转变，形成微细的贝氏体板条组织，板条细小，渗碳体细小断续弥散分布，组织尺寸细小，弥散分布，起到很好的強化作用。本发明的优点在于(I)本发明采用高Nb、V、Ti和Cr的微合金设计,不采用N1、Mo和Cu等贵重金属元素，合金成本低，节约社会资源，满足绿色环保设计理念。(2)本发明采用控制轧制+待温+超快速冷却技术，不采用淬火和回火等热处理技术,生产成本低,生产周期短。
根据本发明提供的化学成分和生产方法，可以成功并稳定地生产具有强韧性的低屈强比高强钢，厚度规格16-40mm,屈服強度RpO. 2彡600Mpa, Rm彡850Mpa, RpO. 2/Rm彡0. 80，-400C V型缺ロ夏比冲击功彡100J，适用于工程机械和煤机行业等领域。
图1为16mm中厚钢板组织铁素体+珠光体+贝氏体。图2为40mm中厚钢板组织铁素体+珠光体+贝氏体。
具体实施例方式实施例1 :本实施为规格16mm的F+P+B型低屈強比高强度钢板的生产エ艺，其成分重量百分比为 C :0. 09%, S1:0. 3%, Mn :1. 95%, P :0. 009%, S :0. 006%, Al :0. 03%, Nb :0. 055%, Ti
0.015%, V :0. 06%, Cr :0. 15%, B :0. 0015%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂。生产エ艺按照以下エ序进行(I)冶炼采用50kg真空感应电炉冶炼，浇铸成120mm*120mm*300mm铸锭。(2)控制轧制、待温和超快速控制冷却參数加热温度本次试验钢坯加热温度设定为1180°C，加热时间为4h。控制轧制采用两阶段控制轧制。粗轧阶段的开轧温度为1160°C，道次压下率为25% ;轧件中间待温厚度按照成品厚度2. 8倍，即45mm控制；精轧阶段开轧温度为900°C，终轧温度为815°C，精轧阶段的总压下率为64%。UFC (超快速冷却)开冷温度730°C ;终冷温度380°C，冷却速度为38. 6°C /s。实施例2 本实施例为规格40mm的F+P+B型低屈强比高强度钢板的生产エ艺，其成分重量百分比为 C :0. 10%, S1:0. 28%, Mn :1. 97%, P :0. 01%, S :0. 006%, Al :0. 03%, Nb :0. 06%, Ti
0.014%, V :0. 055%, Cr :0. 16%, B :0. 0016%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂。生产エ艺按照以下エ序进行(I)冶炼采用50kg真空感应电炉冶炼，浇铸成120mm*120mm*300mm铸锭。
(2)控制轧制、待温和超快速控制冷却參数加热温度本次试验钢坯加热温度设定为1180°C，加热时间为4h。控制轧制采用两阶段控制轧制。粗轧阶段的开轧温度为1160°C，道次压下率为20% ;轧件中间待温厚度按照成品厚度2倍，即80mm控制；精轧阶段开轧温度为880°C，终轧温度为820°C，精轧阶段的总压下率为50%。UFC (超快速冷却):开冷温度为710°C，终冷温度为400°C，冷却速度为34. 4°C /s。表I为实施实例I和实例2的力学性能表1:实例I和实例2的力学性能
权利要求
1.一种F+P+B型低屈强比高强度中厚钢板，其特征在于，化学成分的重量百分比为C: O. 05、· 12%, Si 0. 2^0. 4%, Mn :1. Tl. 0%, P ≤ O. 015%, S ≤ O. 015%, Al 0. 02、· 05%, Nb O. 04 O. 09%, Ti 0. 01 O. 02%, V 0. 03 O. 07%, Cr 0. Γθ. 2%, B :0· ΟΟΓΟ. 002%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂。
2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，所述的化学成分Nb、Ti和V所占的重量百分比之和小于O. 18%。
3.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，钢板厚度规格为16mnT40mm。
4.一种采用权利要求1所述的F+P+B型低屈强比高强度中厚钢板的生产方法，其特征在于，控制参数如下(1)冶炼采用真空感应电炉冶炼，浇注成方形钢锭；(2)控制轧制钢坯加热温度为115(Tl200°C，加热时间为3.5^4. 5h，到铸坯奥氏体化， 碳氮化物溶解；采用两阶段控制轧制第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为115(T120(TC，道次压下率为2(Γ35%，轧件中间待温厚度为成品厚度的2 3倍；第二阶段为精轧阶段，奥氏体未再结晶区开轧温度为880°C 900°C，总压下率为50% 65%，终轧温度为80(T830°C ；(3)待温和超快速冷却钢板完成轧制后进行待温；钢板的开冷温度为70(T75(TC，进入超快速冷却，终冷温度为35(T400°C，冷却速度为3(T40°C /s ;超快速冷却后，钢板空冷至室温。
全文摘要
一种F+P+B型低屈强比高强度中厚钢板及其生产方法，属于高强度中厚板钢技术领域。该钢板化学成分的重量百分比为C0.05~0.12%，Si0.2~0.4%，Mn1.7~2.0%，P≤0.015%，S≤0.015%，Al0.02~0.05%，Nb0.04~0.09%，Ti0.01~0.02%，V0.03~0.07%，Cr0.1~0.2%，B0.001~0.002%，余量为Fe及不可避免的夹杂。钢板采用冶炼、控轧、待温和超快速冷却的工艺制度。优点在于，本发明不采用Ni、Mo和Cu等贵重金属元素，合金成本低；不采用淬火和回火等热处理技术，生产成本低，生产周期短；可稳定生产具有强韧性的低屈强比高强钢，适用于工程机械和煤机行业等领域。
文档编号C22C38/38GK103014520SQ20121056477
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者张苏渊, 邹扬, 朱振华, 刘春明, 姜中行, 麻庆申, 王海宝, 王卫华 申请人:首钢总公司