[发明专利]一种强韧性匹配良好的特厚调质钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳(高强度)低合金钢/钢板及其制造方法，特别涉及一种强韧性匹配良好的特厚调质钢板及其制造方法，其为一种低C—Mn—高Als—(Cu+Ni+Mo+Cr)合金化—(Ti+V+B)微合金化的成分体系中通过再结晶控轧+调质工艺(Q+T)获得屈服强度≥500MPa、抗拉强度≥610MPa、—40℃的Charpy冲击功(单个值)≥47J、优良焊接性、成品板厚≥60mm的特厚调质钢板。

背景技术

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。

低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对高强钢的强韧性、强塑性匹配提出更高的要求，即在维持较低的制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢结构的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进一步提高钢结构安全稳定性和冷热加工性。

目前，日、韩、欧盟范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，力图通过合金组合设优化计和革新制造工艺技术获得更好的组织匹配，使高强钢获得更优良的强韧性、强塑性匹配。

传统的屈服强度大于500MPa的特厚钢板，主要通过淬火加回火(Q+T)，即所谓调质方法来生产，这就要求钢板中心部位必须具有足够高的淬透性，即淬透性指数DI≥1.0钢板厚度，其中DI＝0.311C^1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)，以确保钢板具有足够高的强度、优良的低温韧性及沿钢板厚度方向的显微组织与性能的均匀，因此不可避免地向钢中加入大量Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素，这类钢板中的Mo和Cr含量一般要控制在≥0.50％，尤其贵重元素Ni含量要控制在≥1.00％以上，如日本专利“昭59—129724、平1—219121”所公开的，因为Ni元素不但能够提高钢板的强度和淬透性，降低相变温度细化贝氏体/马氏体板条团晶粒尺寸；更重要的是Ni唯一能够改善贝氏体/马氏体板条本身低温韧性的元素。

如此，钢板的合金含量较高，碳当量Ceq和焊接冷裂纹敏感指数Pcm也较高，这给现场焊接带来较大的困难，焊前需要预热，焊后需要热处理，焊接成本升高、焊接效率降低、焊接现场工作环境恶化。

其他现有大量专利文献如日本“昭63—93845、昭63—79921、昭60—258410、特平开4—285119、特平开4—308035、平3—264614、平2—250917、平4—143246”、美国专利“US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104”，它们只是实现了母材钢板的强度和低温韧性，而就改善钢板焊接能性，获得优良焊接热影响区HAZ低温韧性说明较少，更没有涉及如何确保特厚(≥60mm)调质钢板中心部位淬透性，以保证钢板强度、韧性及沿钢板厚度方向强度、韧性均匀性。

随着我国国民经济发展，建设节约型和谐社会的要求，水电作为清洁能源开发已摆到日???事议程。目前我国电力工程建设方兴未艾，水电工程的关键材料——压力水管、涡壳用特厚调质钢板需求增加。但是，压力水管、涡壳用特厚调质钢板对于我国还属于一种全新的钢种，目前国内只能生产75mm以下的钢板，国内三大电机集团(哈电、上电及东电)所需特厚调质钢板均进口；不仅钢板进口价格昂贵，而且交货期无法保证，迫使用户在设计图纸出来前，提前订购具有一定尺寸余量钢板，以便设计图纸出来后，根据设计图纸要求的钢板尺寸要求裁剪钢板，导致材料巨大的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强韧性匹配良好的特厚调质钢板及其制造方法，通过钢板合金元素的组合设计与特殊调质工艺(RCR+QT)相结合，在获得优良特厚(≥80mm)调质钢板强度、低温韧性及强韧性匹配的同时，钢板的焊接性也同样优异，并成功地解决了特厚调质钢板沿钢板厚度方向强韧性不均匀的问题。