本发明涉及低合金高强钢生产,尤其涉及一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢及其制造方法。
背景技术:
1、传统高强钢主要通过添加大量合金元素、提高碳含量的方式来获得良好的强韧性匹配,而高的碳含量和合金含量会导致焊接性严重恶化。随着微合金化技术的蓬勃发展,低合金高强钢的设计理念和性能也在不断发展和提高,升级的低合金高强钢以其相对较低的成本、高强度、高韧性、易焊接、易加工等优点,被广泛地应用在石油运输管道、高层建筑结构、桥梁、铁路交通和挖掘设备等众多领域,不但可以增加构件载荷能力、提高安全性能,而且还可减轻自身重量,符合节能、环保发展要求。
2、公开号为cn 113604736 a的中国专利申请公开了“一种屈服强度800mpa级高强度中厚板及其制备方法”,采用ti微合金化,cu含量在1.0%以下,配合tmcp+回火工艺制备出屈服强度高于800mpa的钢板,但其产品的低温韧性只限定到-20℃,不能满足高强度低合金钢的使用要求。
3、公开号为cn 114164374 a的中国专利申请公开了“一种5~60mm厚850mpa级高强度高韧性易焊接纳米钢及其制备方法”,采用nb、ti微合金化配合cu纳米强化保证强度和韧性,但其ni、mo元素含量高,生产成本较高。
4、公开号为cn 114086051 a的中国专利申请公开了“一种60~120mm厚850mpa级高强度高韧性易焊接纳米钢及其制备方法”,其钢板属于特厚板,采用nb、ti微合金化配合cu纳米强化保证强度和韧性,但其ni、mo元素含量高,生产成本较高。
5、公开号为cn 105177425 a的中国专利申请公开了“一种含铜纳米相强化低合金钢及其制备方法”,其钢板属于超强钢,抗拉强度在1400mpa以上,ni、w、mo、al含量较高,生产成本高。
6、公开号为cn 106834942 a的中国专利申请公开了“一种含铜纳米相强化中锰钢及其制备方法”,其钢板属于中锰汽车钢,强塑积高于30gpa%,抗拉强度在1400mpa以上,mn>6%且ni、w、mo、al含量较高,生产成本高。
7、上述公开的专利文献所涉及的钢种及生产方法均存在一定缺陷,不能完全适用高强钢在不同领域的使用要求,而如何采用适宜的化学成分及合理的生产工艺生产出一种高强度、优异韧塑性的含cu低合金高强钢板,是本领域亟待解决的技术难点之一。
技术实现思路
1、本发明提供了一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢及其制造方法,通过cu、al、mn、ni、si以及mo、zr等元素的协同作用,结合“离线淬火+高温回火”工艺,形成含cu纳米亚稳相弥散析出及zr和/或mo碳化物沉淀析出,配合固溶强化,使成品钢板具有高强度、优异的低温韧性、良好的焊接性能和冷成型性能;同时相比于传统高强合金钢具有成本优势。
2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
3、一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢,钢中化学成分按重量百分比为c:0.04%~0.07%,si:0.70%~0.85%,mn:0.15%~0.40%,p≤0.010%,s≤0.005%,cr:0.40%~0.55%,ni:1.50%~1.70%,cu:1.45%~1.65%,zr:0.090%~0.160%,mo:0.15%~0.25%,alt:0.090%~0.190%;ni/cu比控制在1~1.2;余量为fe和不可避免的杂质;另外满足:碳当量cev≤0.48%,且cev=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15;焊接裂纹敏感指数pcm≤0.25%,且pcm=c+si/30+(mn+cu+cr)/20+ni/60+mo/15+v/10+5b。
4、进一步的,所述钢中含有cu纳米亚稳相弥散析出及zr和/或mo碳化物沉淀析出。
5、进一步的,成品钢板的屈服强度≥800mpa,抗拉强度≥850mpa,断后伸长率≥19%,断面收缩率≥65%,-60℃纵向冲击功kv2≥200j。
6、一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢的制造方法,生产过程包括冶炼、连铸、加热、轧制及热处理;其中轧制及热处理过程控制如下:
7、1)轧制;
8、采用两阶段控制轧制;粗轧终轧温度为1081~1121℃;精轧开轧温度为840~940℃,精轧终轧温度为780℃~830℃;精轧压下率控制在66%~72%;
9、2)热处理;
10、采用离线淬火+高温回火工艺;淬火温度为880~900℃,保温40~125min后水冷至室温;在560~580℃进行回火,保温时间为80~150mm/min,最后空冷至室温。
11、进一步的,一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢的制造方法,其中冶炼、连铸及加热过程控制如下:
12、1)冶炼;
13、包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼及rh真空处理过程;其中,lf精炼上机前钢包静吹氩,吹氩时间大于15min,rh循环时间大于12min;
14、2)连铸;
15、控制中间包过热度为21~24℃,投入动态轻压下和电磁搅拌;连铸坯进行缓冷,缓冷温度470~500℃,缓冷时间36~48h;
16、3)加热;
17、预热段加热速率为7~10℃/min;加热段加热速率为14~16℃/min,加热温度为1250~1280℃;均热段保温时间大于35min;加热总时间为210~260min。
18、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
19、1)通过cu、al、mn、ni、si以及mo、zr等元素的协同作用,结合“离线淬火+高温回火”工艺,形成含cu纳米亚稳相弥散析出及zr和/或mo碳化物沉淀析出,配合固溶强化,使成品钢板具有高强度、优异的低温韧性、良好的焊接性能;
20、2)成品钢板的屈服强度≥800mpa,抗拉强度≥850mpa,断后伸长率≥19%,断面收缩率≥65%,-60℃纵向冲击功kv2≥200j。
1.一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢,其特征在于,钢中化学成分按重量百分比为c:0.04%~0.07%,si:0.70%~0.85%,mn:0.15%~0.40%,p≤0.010%,s≤0.005%,cr:0.40%~0.55%,ni:1.50%~1.70%,cu:1.45%~1.65%,zr:0.090%~0.160%,mo:0.15%~0.25%,alt:0.090%~0.190%;ni/cu比控制在1~1.2;余量为fe和不可避免的杂质;另外满足:碳当量cev≤0.48%,且cev=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15;焊接裂纹敏感指数pcm≤0.25%,且pcm=c+si/30+(mn+cu+cr)/20+ni/60+mo/15+v/10+5b。
2.根据权利要求1所述的一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢,其特征在于,所述钢中含有cu纳米亚稳相弥散析出及zr和/或mo碳化物沉淀析出。
3.根据权利要求1所述的一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢,其特征在于,成品钢板的屈服强度≥800mpa,抗拉强度≥850mpa,断后伸长率≥19%,断面收缩率≥65%,-60℃纵向冲击功kv2≥200j。
4.如权利要求1~3任意一种所述屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢的制造方法,其特征在于,生产过程包括冶炼、连铸、加热、轧制及热处理;其中轧制及热处理过程控制如下:
5.如权利要求4所述一种屈服强度800mpa级含cu低合金高强钢的制造方法,其特征在于,其中冶炼、连铸及加热过程控制如下: