起到细化非调质状态下珠光体和贝氏 体晶粒尺寸，从而提高钢的强度和韧性。V对钢的淬透性有重要影响，当钢被加热到临界温 度时，V溶于最初形成的奥氏体高碳区，从而增加了钢的淬透性，在快速冷却过程中产生马 氏体组织。本钢种的成分设计中，V含量控制范围是0. 035-0. 060%。
[0023] Nb与V、Ti等元素一样，也是低合金钢中最常用的微合金化元素。它们在钢中的 作用，主要表现在两个方面：1)在热加工过程中，抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒 的长大；2)通过其碳氮化合物的应变诱导析出，发挥Nb、V、Ti的沉淀强化作用。Nb在钢中 具有最强的晶粒细化强化效果，V在钢中具有最强的沉淀强化效果，Ti则介于Nb和V两者 之间。Nb含量在万分之几就会产生明显的效果，当Nb的含量超过0.05% (质量分数）时， 强化作用达到饱和而不起附加作用。微合金元素Nb在微合金化钢中还具有晶粒细化的重 要作用。其中，凝固初期析出的碳氮化物，有利于形成较为细小的等轴铸造组织；这种细小 的原始奥氏体晶粒，在加热过程中能抑制奥氏体晶粒的长大，提高奥氏体的再结晶温度；在 低温区，Nb的脱溶和应变诱导析出行为，会促进Y-a相变的富化生核；在a区，抑制铁素 体晶粒长大。因此，应使Nb尽可能以化合物的形式在钢中弥散析出。Nb能细化晶粒和降 低钢的过热敏感性，提高强度，析出的NbC可阻止晶粒长大，细化晶粒。尤其在Mo元素存在 的情况下，其析出物细小弥散分布，析出强化作用更加明显。微量的Nb与Cu、B相互作用， 使贝氏体相变温度降低，相变后得到细小的贝氏体板条。同时Nb可提高抗大气腐蚀及高温 下抗氢、氮、氨腐蚀能力。但含量高会使塑性和韧性有所下降。因此，本钢中Nb含量控制在 彡0? 035%以下。
[0024] 关于P和S的控制：钢中的P、S-般是作为有害元素来处理，并且希望降低到最 低水平。钢中P含量增加会使晶界断裂应力降低，脆性转变温度升高，引起冷脆，不利于冷 加工和焊接，且易偏析，降低钢中P含量是冶炼的关键环节。S在钢中形成低熔点FeS共晶 体，造成热脆；同时，S与其他一些元素形成化合物，以硫化物夹杂形式存在，易形成层状偏 析，对钢材的冲击韧性带来极为不利的影响；当S〈0. 010%时，钢的韧性迅速得以改善。要 提高钢板的低温韧性，必须尽可能降低P、S的含量。这里，给出P和S的含量控制范围为： P彡 0? 013%、S彡 0? 002%。
[0025] 本发明的800MPa级低焊接裂纹敏感性调质型水电用钢板的制备方法采用的控轧 控冷以及调质热处理的依据是：
[0026] 轧制过程采用高温奥氏体再结晶区与未再结晶区两阶段控制轧制，随后进行快速 冷却。在高温再结晶区进行多道次大变形轧制，通过动态再结晶使奥氏体晶粒得到充分细 化；未再结晶区进行多道次连续累积大变形轧制，可以使奥氏体晶粒被压扁，增加奥氏体晶 界面积，造成大量的亚晶界偏聚带、变形带、高密度位错区，促使冷却时贝氏体转变形核，抑 制贝氏体铁素体的长大。压扁的奥氏体晶界、亚晶界偏聚带能有效阻止贝氏体板条发展生 长，使贝氏体板条得到细化。
[0027] 调质热处理是为了保证轧后的钢板获得所需要的强度和韧性。重新加热至奥氏体 区后，乳后的组织将发生奥氏体转变，在随后的淬火过程中将发生贝氏体+马氏体转变，回 火过程将进一步获得所需要的回火索氏体和回火马氏体组织。
[0028] 优选的，本发明离线调质热处理中，获得良好力学性能的低焊接裂纹敏感性水电 用钢的淬火及回火工艺制度是：920°C/50min+(610-650)°C/60min。此时的力学性能结果 为：常温拉伸屈服强度彡690MPa，抗拉强度在780-930MPa之间，断后伸长率彡17% ;-40°C 冲击功吸收能多47J;焊接冷裂纹敏感指数Pem= 0. 24%。
[0029] 本发明从钢种的成分设计入手，开发一种800MPa级低焊接裂纹敏感性调质型水 电用钢板的制造工艺，本发明的优点是：⑴考虑水电用钢板的强度、塑性、韧性以及焊接性 能的要求，优化设计了钢的化学成分，采用合理的控轧控冷工艺和热处理工艺，获得理想的 微观组织，保证其性能要求。⑵利用本发明，可以获得低温冲击韧性优良的水电用钢板，尤 其是-40°C冲击功远远大于47J，超出工程应用中规定的指标。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例1的金相组织图。
[0031] 图2为本发明实施例2的金相组织图。
[0032] 图3为本发明实施例3的金相组织图。
【具体实施方式】
[0033] 实施例1-3
[0034] 实施例1-3的钢的成分是一致的，炼钢、连铸、锻坯加热以及轧制工艺是一致的， 不同之处在于后续的调质热处理工艺制度，具体工艺如下：
[0035] ⑴炼钢：冶炼了一炉钢，其实际化学成分（重量百分比％ )为，C:0. 1%，Si: 0. 28 %,Mn：1. 38 %,A1 ：0. 04 %,Cr：0. 48 %,Ni：0. 44 %,Mo：0. 38 %,Nb：0. 02 %,V： 0. 04%,Ti：0. 014%,Cu：0. 25%,S：0. 0004%,P：0. 009%,N^ 0. 0060%,H^ 0. 00030%, B:0? 001%，余量为Fe。浇铸成规格为320mmX2280mmX2100mm的连铸坯；坯料经热检、堆 冷48h、入炉前坯料表面检验，坯料表面质量较好，无修磨坯。
[0036] ⑵铸坯加热和轧制：将铸坯按照两阶段加热均匀化后进行粗轧，第一阶段加热至 900°C，保温2h;第二阶段加热至1150-120(TC，保温lh，粗轧轧制道次为4道次，粗轧开轧 温度为1100°C，终轧温度为900°C以上，总压下率为50 %，将钢坯轧制到160mm;随后，将 中间坯在开轧温度为850-870°C、终轧温度为800°C以上的条件下进行6道次精轧，精轧总 压下率为50%，精轧后钢板的厚度为80mm;将精轧后的钢板以15-60°C/s的速率冷却至 600°C以下，随后进行离线调质热处理。
[0037] ⑶离线调质热处理工艺及设备：将钢板重新加热至920 °C，保温50min后淬 火；回火工艺分别取以下3种：610°CX60min(实施例1)、630°CX60min(实施例2)和 650°CX60min(实施例3)，回火时间以达到实际温度开始计算；离线调质处理设备可以在 淬火机上进行。
[0038] 室温拉伸实验按GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》进行，实验设备为 CMT5105微机控制电子万能实验机，制成圆棒形标准拉伸试样进行拉伸实验；-40°C冲击 实验按照GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行，设备为Instron9250HV 落锤冲击试验机，冲击试样尺寸为55_X10_X10mm。实施例1-3的力学性能如下表所示：
[0039]
【主权项】
1. 一种SOOMI^a级低焊接裂纹敏感性调质型水电用钢板，其特征在于：该钢板化学 成分按重量百分比为；C ;0. 09-0. 14%，Si ;0. 24-0. 35%，Mn ;0. 7-1. 45%，P 《0. 013〇/〇， S 《0. 002%，佩 《0. 035%，Ti ;0. 012-0. 02%，Ni ;0. 30-0. 50%，Alt ;0. 020-0. 070〇/〇， V ;0. 035-0. 060〇/〇, Cr ;0. 25-0. 60〇/〇, Mo ;0. 25-0. 55〇/〇, Cu ;0. 15-0. 30〇/〇, N《0. 0060〇/〇， H《0. 00030%，B ;0. 0008-0. 002%，余量为化；该钢板轴态金相组织为粒状贝氏体，泽火态的 金相组织为板条贝氏体+马氏体，最终回火态的组织为回火索氏体+回火马氏体。
2. 如权利要求1所述的SOOMI^a级低焊接裂纹敏感性调质型水电用钢板，其特征 在于；该钢板的室温屈服强度> 690 MPa,抗拉强度在780-930MPa之间，断口伸长率 > 17%，-40 °C冲击功大于47J，冲击试样尺寸为55 mmXlO mmXlO mm，焊接冷裂纹敏感系 数 Pcm《0. 26〇/〇。
3. 如权利要求1或2所述的SOOMI^a级低焊接裂纹敏感性调质型水电用钢板的制备方 法，其特征在于；该方法具体步骤如下： (-)按设定的化学成分冶炼钢水并铸成厚度为320±5mm的铸巧；铸巧化学成分按重 量百分比为；C ;0. 09-0. 14%，Si ;0. 24-0. 35%，Mn ;0. 7-1. 45%，P《0. 013%，S《0. 002〇/〇， 佩《0. 035%，Ti ;0. 012-0. 02%，Ni ;0. 30-0. 50%，Alt ;0. 020-0. 070%，V ;0. 035-0. 060〇/〇， Cr ;0. 25-0. 60〇/〇, Mo ;0. 25-0. 55〇/〇, Cu ;0. 15-0. 30〇/〇, N《0. 0060〇/〇, H《0. 00030〇/〇, B ; 0. 0008-0. 002%，余量为化； 仁)将铸巧按照两阶段加热均匀化后进行粗轴，第一阶段加热至900°C ±20°C，保温 化±20min ;第二阶段加热至1150-1200 °C，保温比±5min ;粗轴轴制道次为4道次，粗轴 开轴温度为1100-1150 °C，终轴温度为900 °C ±20°C，总压下率为50%; 仁)将中间巧精轴6道次，总压下率为50% ;精轴开轴温度为840-900 °C，终轴温度为 800 °C +20°C ； (四)将精轴后的钢板W15-60 °C/s的速率冷却至600 °C±20°C，随后进行离线调质 热处理：将钢板重新加热至910-940°C，保温20-90min后泽火，然后进行回火，回火温度 600-680°C，回火时间10-80min，回火时间W达到实际温度开始计算，得到l〇-80mm厚的 SOOMPa级低焊接裂纹敏感性的调质型水电用钢板。
4. 如权利要求3所述的SOOMI^a级低焊接裂纹敏感性调质型水电用钢板的制备方法， 其特征在于；离线调质热处理中，将钢板重新加热至920°C，保温50min后泽火，然后进行回 火，回火温度610-650°C，回火时间60min。
【专利摘要】本发明是一种800MPa级低焊接裂纹敏感性调质型水电用钢板，化学成分：C 0.09-0.14%；Si 0.24-0.35%；Mn 0.7-1.45%；P≤0.013%；S≤0.002%；Nb≤0.035%；Ti 0.012-0.02%；Ni 0.30-0.50%；Alt 0.020-0.070%；V 0.035-0.060%；Cr 0.25-0.60%；Mo 0.25-0.55%；Cu 0.15-0.30%；N≤0.0060%；H≤0.00030%；B 0.0008-0.002%；余量为Fe；制备方法：按设定成分冶炼并铸成铸坯，加热二阶段轧制，快速冷却后进行调质热处理，可以得到优良的强度、塑性、和低温冲击韧性的匹配，满足水电用钢的要求。
【IPC分类】C21D8-02, C22C38-54
【公开号】CN104532148
【申请号】CN201410753679
【发明人】霍松波, 方磊, 张清辉, 陈礼清, 李长生, 黄建华, 党振旗, 张丙军, 赵阳
【申请人】南京钢铁股份有限公司, 东北大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月10日