一种以V代Mo的低成本Q550D钢板及其生产方法与流程

本发明属于宽厚板生产领域，具体涉及一种以v代mo的低成本q550d钢板及其生产方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国公共基础建设的大量投资，工程机械和煤矿机械行业蓬勃发展，q550d主要用于制作大中型工程机械及煤矿机械行业，目前厚度大于50mm的钢板主要采用c+mn+nb+v+cr+mo成分，热处理工艺主要采用淬火+回火工艺，该方案存在的缺陷是合金成本高、较长的热处理周期进一步提升了生产成本，不利于推广。

技术实现思路

1、为解决上述缺陷，本发明的目的在于提供一种以v代mo的低成本q550d钢板，替代常规方案的成分设计及热处理工艺，在保证性能的前提下，降低合金成本、缩短生产周期，进而降低该钢种的生产成本。

2、本发明的目的在于提供一种以v代mo的低成本q550d钢板的生产方法。

3、为实现上述目的，本发明是通过以下方式实现的：

4、一种以v代mo的低成本q550d钢板，所述钢板的厚度为50～80mm，包括如下质量含量的化学成分(单位，wt％)：c：0.10～0.17、si：0.10～0.25、mn：1.50～1.67、p≤0.010、s≤0.005、als：0.020～0.050、nb：0.020～0.045、cr：0.4～0.9、v：0.050～0.080、ti：0.010～0.020、b：0.0018～0.0022，其它为fe和残留元素；

5、需要说明的是，钼(mo)是缩小γ-fe相区、扩大α-fe相区的合金元素，钼在铁中可显著地抑制铁的自扩散，提高固溶体的再结晶温度，又是强碳化物形成元素，钼固溶到基体金属中能提高固溶体的再结晶温度。mo作为钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性；提高钢的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐热性。但是mo存在室温脆性，会导致钢材加工性和可焊接性变差，严重影响了其应用领域的扩展；且mo属于贵重合金，价格比较昂贵，加mo后产品不具备市场竞争优势。钒(v)为难容金属，熔点高(1910)，v是缩小y-fe相区，扩大a-fe相区的合金元素，是强碳化物形成元素。通过高温回火后，这些强碳化物析出弥散分布的异质颗粒，析出质点与运动位错间的相互作用提高了钢的强度。

6、此外，本方案采用低p、低si设计，p能使钢材偏析严重，增加回火脆性，并降低钢的塑性、韧性，不利于钢后续的焊接；si能显著提高韧脆转变温度且降低钢的焊接性能，所以在高强钢中适当降低si的含量，通过适当增加cr元素的含量来提高强度；微合金化元素nb、v、ti碳化物的沉淀析出强化，使原始奥氏体晶粒保持细化，对韧性、强度以及可焊性都至关重要；b元素可提高钢的淬透性，以保证回火后得到优异的强韧性，同时相对减少其他合金元素的含量，保证钢的焊接性能。整体成分设计上保证碳当量ceq＝c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15≤0.65％，低焊接裂纹敏感性系数pcm＝c+si/30+mn/20+cu/20+ni/60+cr/20+mo/15+v/10+5b≤0.30％。

7、所述钢板的生产方法包括轧制、堆冷、回火热处理，具体如下：

8、a.轧制工艺，粗轧阶段采用“高温低速大压下”轧制，开轧温度≥1220℃，道次压下量≥85mm，使形变在厚度方向充分渗透至中心，有效焊合和啮合铸坯内部疏松等缺陷，充分破碎原始铸态组织，使钢板晶粒均匀细化，同时进一步愈合铸坯内部疏松缺陷，实现钢板内部致密性；粗轧结束，采用ic快冷将中间坯冷至840-860℃进行第二阶段精轧，精轧过程中全程开启高压水降温，由于表面温降快温度低，处于奥氏体未再结晶区，晶粒尺寸基本保持原始大小，随着距离中心区域越近，温度升高，再结晶百分数不断提高，平均晶粒尺寸下降，直至奥氏体完全再结晶，晶粒大小比较均匀，终轧结束后钢板温度控制在820-840℃，轧制结束后的钢板在辊道上驰豫60-80s，高位错密度变形奥氏体在驰豫过程中，逐渐形成3-5μm大小的胞状亚结构，相当于增加了晶界，使微合金化合物在亚结构的界面上充分析出，随后的相变在亚结构内部发生，由于亚晶界的作用，相变组织更加细小，从而获得板条束更短、板条更窄的贝氏体，提高钢板的韧性和强度；驰豫结束，控制钢板温度800～820℃，钢板以0.5m/s的速度进入ncc快冷，冷速控制在8-12℃/s，最终将钢板温度冷却到450℃以下，组织以板条贝氏体+马氏体为主；

9、b.堆冷工艺，钢板经矫直后入缓冷坑堆垛缓冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥48小时；

10、c.回火热处理，回火温度控制在620-680℃，回火时间控制在3.6-4min/mm。需要说明的是，钢板在线淬火后主要以较大的板条贝氏体+马氏体为主，为了消除钢板在线淬火时产生的残留应力，稳定组织与尺寸，获得以贝氏体为主的理想组织，使钢板达到最佳强韧性匹配，需要将钢板进行回火。通过高温回火，微合金元素v、nb、ti的氮/碳化物在钢中析出，导致钢的基体中弥散分布着异质颗粒,还有金属间化合物。这些析出质点在晶界、运动位错之间产生的相互作用，导致钢的强度、流变应力等力学性能的提高，从而使钢板达到q550d标准要求。

11、按上述方案获得的钢板组织以贝氏体为主，含少量马氏体和铁素体，屈服强度≥575mpa，抗拉强度≥710mpa，断后伸长率≥21％，-20℃冲击功kv2≥210j，性能完全达到q550d钢的要求，同时合金及生产成本远低于同类钢种的生产。

技术特征：

1.一种以v代mo的低成本q550d钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为50～80mm，包括如下质量含量的化学成分(单位，wt％)：c：0.10～0.17、si：0.10～0.25、mn：1.50～1.67、p≤0.010、s≤0.005、als：0.020～0.050、nb：0.020～0.045、cr：0.4～0.9、v：0.050～0.080、ti：0.010～0.020、b：0.0018～0.0022，其它为fe和残留元素；

2.根据权利要求1所述的以v代mo的低成本q550d钢板的生产方法，其特征在于包括轧制、堆冷、回火热处理，具体如下：

技术总结
本发明属于宽厚板生产领域，具体涉及一种以V代Mo的低成本Q550D钢板及其生产方法。所述钢板的厚度为50～80mm，包括如下质量含量的化学成分(单位，wt％)：C：0.10～0.17、Si：0.10～0.25、Mn：1.50～1.67、P≤0.010、S≤0.005、Als：0.020～0.050、Nb：0.020～0.045、Cr：0.4～0.9、V：0.050～0.080、Ti：0.010～0.020、B：0.0018～0.0022，其它为Fe和残留元素；其组织以贝氏体为主，含少量马氏体和铁素体。本发明在保证性能的前提下，优化合金组合、缩短生产周期，降低生产成本，具有较好的市场推广价值。

技术研发人员：许少普,薛艳生,李忠波,朱书成,刘庆波,康文举,杨阳,李嘎子,王勇,朱先兴
受保护的技术使用者：南阳汉冶特钢有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11