[发明专利]高韧性且适应大线能量焊接的钢、钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料领域，具体地说，本发明涉及一种高韧性且适应大线能量焊 接的钢。

背景技术

低合金高强度钢板广泛应用于造船、桥梁等建筑行业，而大线能量焊接工艺可以 提高用户的生产效率，降低劳动力成本。为使钢板适应大线能量焊接的要求，同时满 足钢板的强度及低温韧性，钢厂在生产上述产品时，通常降低钢中的碳含量，添加Nb、 V、Ti等微合金元素。为了提高钢板的低温韧性，需在钢中加入Ni、Mo、Cu等贵重元 素，使得成本增加。因此，有必要降低钢中合金添加量，采用合理的冶炼、厚板轧制 工艺，充分发挥控制轧制、控制冷却细晶强化效果，以提高钢板强度，并改善钢板韧 性。

中国专利文献CN1840725A公开了一种低温高韧性结构用钢及其制造方法，所涉及 钢的化学成分为：C：0.04～0.08％、Si：0.60～0.80％、Mn：1.65～2.15％、Nb：0.055～ 0.075％、Ti：0.010～0.020％、Al：0.025～0.045％、P≤0.012％、S≤0.003％、0≤0.0015％、 N：0.008～0.012％。钢种的合金元素设计为：低C-高Mn-高Si-高Nb体系。此发明钢 中不含Ni、Mo等贵重元素，降低了成本，同时通过采用TMCP+RPC工艺生产，提 高钢板的强度及韧性。但是，其成分中采用高Nb-高Si，对钢板的焊接性能不利。

中国专利文献CN1804093A公开了一种可大线能量焊接的厚钢板及制造方法，所涉 及钢的化学成分为：C：0.01～0.02％、Si：0.10～0.30％、Mn：1.80～2.30％、P≤0.010％、 S≤0.003％、Nb：0.015～0.030％、Als：0.025％～0.05％、Ti：0.010～0.020％、N：0.003～ 0.006％I、REM：0.001～0.005ppm、Mg：0.002～0.006％、B：10～35ppm％、余铁。钢种 的合金元素设计为：极低C-极高Mn-Si-Nb-B-Mg-REM体系。此发明钢中不含Ni、Cr、 Mo、Cu等贵重元素，降低了成本；通过优化TMCP工艺，提高钢板的强度及韧性， 实现钢板大线能量焊接；采用极低C、极高Mn成份组合以提高钢板强度。但过高Mn 对钢板芯部焊接性能不利。另外，该钢通过添加REM及Mg来改善氧、硫化合物形态， 同时采用电磁搅拌改善钢板芯部韧性及适应大线能量焊接，这在一定程度上增加了冶 炼难度。同时钢中含B(≥5ppm)，会诱发焊接后冷裂纹产生。

因此，为了解决以上问题，本发明的一个目的在于提供一种高韧性且适应大线能 量焊接的钢。

本发明的另一个目的在于提供一种高韧性且适应大线能量焊接的钢板及其制造方 法。

发明内容

本发明的第一个方面提供一种高韧性且适应大线能量焊接的钢，以重量百分比计， 所述钢包含以下成分：C：0.045～0.075％、Si：0.20～0.40％、Mn：1.20～1.60％、Nb： 0.015～0.025％、Al：0.02～0.06％、Ti：0.006～0.020％、N：0.020～0.060％、P≤0.015％， S≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。

下面，对本发明钢的化学成分作用作详细叙述。

C：在钢中的作用是固溶强化，若C含量过低，钢板强度达不到要求，需添加其 它合金，但若C含量过高，对钢板的韧性及焊接性能会有负面影响，在大线能量焊接 中，过高的C会促使焊接热影响区上贝氏体及硬质岛状马氏体(MA)相生成，大大降 低热影响区韧性。因此，C含量范围以0.045～0.075％为宜。

Si：在冶炼工序中具有脱氧作用，在钢中起固溶强化作用，有利于提高钢板的强 度，但过高的Si会影响钢的韧性及焊接性能。从大线能量焊接的角度，为保证热影响 区的韧性，Si含量范围以0.20～0.40％为宜。

Mn：在冶炼工序中起脱氧作用，同时有利于提高钢的强度和韧性、有利于改善大 线能量焊接热影响区韧性，且其成本低廉，因此，在本发明中将Mn作为主要的提高钢 板强度的合金元素，但过高的Mn会诱发板坯中心偏析，对钢板芯部焊接性能不利。因 此，Mn含量范围以1.20～1.60％为宜。