专利名称：一种低合金结构钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低合金结构钢，特别是一种强度为50公斤/mm2级低合金结构钢板材。
目前，做为结构件使用的轧制钢板可由中厚板轧机生产，也可通过热连轧钢卷经开卷切板生产，例如日本工业标准JISG3160＂焊接结构用轧制钢材标准＂中规定，编号为SM490A、SM490B、SM490C的钢板可以由中厚板轧机生产，也可由热连轧钢卷经开卷切板生产。但是采用热连轧工艺生产16毫米以上厚度钢板时，延伸率、冲击功、强度、焊接性能等诸项要求难以兼顾，如延伸率的合格率仅达56％，有的还存在边裂。同时，此类高强度结构钢在使用过程中大多需经焊接，为改善其焊接性能，并兼顾加工性、经济性等因素，日本专利申请昭53-89818公开了一种＂铁素体-珠光体组织弥散硬化型高强度钢材的制造方法＂，是将成份(重量)为C0.02～0.22％，Si0.02～0.80％，Mn0.6～2.00％及Al0.005～0.1％，而且含Mo0.30～1.0％，Nb0.02～0.1％及V0.03～0.15，其余为Fe和不可避免的杂质，该钢在进行热轧、热锻后经过正火+回火热处理，得到组织为铁素体-珠光体及Mo、V、Nb的二次析出硬化弥散相，该方法需要进行热处理，工艺上比较复杂。
本发明的目的是得到一种50kg/mm2级高强度低合金结构钢，该钢适于热连轧工艺生产，可省去热加工后的热处理过程，并可改善钢材的焊接性能和屈强比，性能的均匀性提高。
为实现上述目的，本发明是这样实现的一种低合金结构钢，采用热连轧工艺生产，其成份范围为(重量％)C0.05～0.140，Si0.20～0.55，Mn1.00～1.70，P＜0.030，S＜0.015，Cr0.20～0.60，Nb0.010～0.030，Al0.020～0.060，其余为Fe和不可避免的杂质，热连轧钢卷的终轧温度为800～920℃，卷取温度为580～680℃。
该钢的成份还可含有(重量％)Ti0～0.035，Mo0～0.1。
为了更好的实现本发明，该钢化学成份的优先选择范围(重量％)为C0.070～0.140，Si0.35～0.50，Mn1.20～1.60，P＜0.020，S＜0.008，Cr 0.20～0.60，Nb0.015～0.025，Al0.020～0.040，其余为Fe和不可避免的杂质，热连轧钢卷终轧温度为820～880℃，卷取温度为610～660℃。
该钢的优先选择成份(重量％)还包括Ti0.010～0.030，Mo0～0.1。
下面对本发明进行详述。
本发明公开了一种高强度低合金结构钢的新钢种，配合适宜的终轧、卷取温度，可得到适于热连轧工艺生产，焊接性能优良的热轧钢板，其显微组织为细铁素体+珠光体，具有高的屈服强度、抗拉强度、冲击功、延伸率。
下面分别介绍各个合金元素的作用。
C0.05～0.140(重量％，以下同)，做为强度元素，＜0.05强度达不到要求，＞0.14塑性、韧性降低。
Si0.20～0.55，提高强度元素，＞0.55韧性降低。
Mn1.00～1.70，提高强度元素，提高Mn含量可使C含量降低，改善韧性。
P＜0.030，S＜0.015有害元素，应尽量降低。
Cr0.20～0.60，可降低对卷取温度的敏感性，并提高强度。过高则成本增加较高。
Al0.020～0.060，脱O、固N元素。
Nb0.015～0.025，细化晶粒，通过形成NbC弥散粒子进行弥散强化、改善韧性。过高则强度值的波动增大，且韧性降低。
Ti为选择性元素，0～0.035，当焊接的线能量较大时，加入少量Ti可形成微小的TiN颗粒，由于TiN在高温下很稳定，在焊接时可阻止晶粒长大，改善焊接后材料热影响区熔合线的冲击韧性。
Mo选择性元素，0～0.1，当热轧钢板厚度＞20～50mm时，可延缓奥氏体向铁素体、珠光体的转变，使板材的断面温度比较均匀后，再进行上述转变。
与日本专利申请昭53-89818相比，本发明的钢种不经热处理，其热连轧钢卷经开卷切板后即可供货，而上述现有技术钢种需经正火+回火处理，使组织中得到Mo、V、Nb的二次析出弥散相，而本发明钢种采用较小含量的Nb，通过提高奥氏体再结晶的转变温度，并配合在奥氏体再结晶温度以下(800～920℃)终轧，使变形奥氏体内保留大量位错网络，增加奥氏体转变为铁素体时的形核位置，使铁素体、珠光体晶粒细化，提高强度，改善韧性，并获得较高的屈强比。
表1给出了本发明与对比例钢种成份的对照表。
表2为本发明与对比例钢种在不同终轧温度、卷取温度下性能的对比，从表1、2可知，本发明通过降低了C、Al的含量，提高Mn的含量，增加Cr元素，使C曲线后移，这样，通过延长奥氏体转化的孕育区，使热轧钢带在层流冷却的激冷段冷却较快的上、下表面不会提前发生转变，推迟到带钢沿厚度方向温度均匀后才发生奥氏体向铁素体和珠光体的转变。在热连轧工艺方面，本发明将卷取温度由620±30℃提高到630±30℃，由于增加Cr元素降低了钢卷对卷取温度的敏感性，可将平均卷取温度提高而不会形成上贝氏体，从而显著改善了延伸率。
综上所述，本发明通过化学成份的改进，并配合适宜的热连轧终轧、卷取温度，使各个钢卷的性能、尤其是延伸率的均匀性提高，边裂消除，并可改善结构件的焊接性能，这是因为焊接裂纹的产生是由于焊接后形成的高应力作用于高硬度组织，本发明的钢种由于降低了碳含量，使焊接后的硬度降低，同时改善了钢的塑性，这两方面因素均可减少焊接裂纹开裂的倾向。(根据焊接方面研究成果，可采用焊接裂纹敏感系数代替碳当量来衡量其焊接性能。)同时，该钢由于还具有适中的屈强化，还可做为冷冲压成形的汽车大梁、抗地震建筑结构件等使用。
表-1
表-2
权利要求
1.一种低合金结构钢，采用热连轧工艺生产，其特征是该钢的化学成份(重量％)为C0.05～0.140，Si0.20～0.55，Mn1.00～1.70，P＜0.00，S＜0.015，Cr0.20～0.60，Nb0.010～0.030.Al0.020～0.060，其余为Fe和不可避免的杂质，热连轧钢卷的终轧温度为800～920℃，卷取温度为580～680℃。
2.根据权利要求1所述的结构钢，其特征是所述的成份中还可含有(重量％)Ti0～0.035，Mo0～0.1。
3.根据权利要求1所述的结构钢，其特征是该钢化学成份的优先选择范围(重量％)为C0.07～0.14，Si0.35～0.50，Mn1.20～1.60，P＜0.020，S＜0.008，Cr0.20～0.60，Nb0.015～0.025，Al0.020～0.040，其余为Fe和不可避免的杂质，热连轧钢卷的终轧温度为820～880℃，卷取温度610～660℃。
4.根据权利要求3所述的结构钢，其特征是该钢的优先选择成份(重量％)还含有Ti0.010～0.030，Mo0～0.1。
全文摘要
本发明公开了一种强度为50kg/mm
文档编号C22C38/26GK1133897SQ9610080
公开日1996年10月23日 申请日期1996年1月22日 优先权日1996年1月22日
发明者李和平 申请人:宝山钢铁(集团)公司