[发明专利]一种低合金超高强度高韧性钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，涉及一种钢板及其生产方法，具体的说是一种低合金超高强度高韧性钢板及其生产方法。

背景技术

随着装备制造业的迅猛发展，工程机械用钢市场需求增大，发展前景广阔。低合金高强度钢板由于其具有高强度、良好的冲击韧性、冷成型性和优良的可焊性能可广泛应用于装备制造业如矿山开采和各类工程施工用的设备，如钻机、电铲、电动轮翻斗车、挖掘机、装载机、推土机、各类起重机及煤矿液压支架等机械设备。随着工程机械向大型化、轻量化发展，希望低合金高强度钢板，在满足上述性能之外，强度进一步提高。国际上一般认为，屈服强度≥840MPa的结构用钢可称为超高强度结构钢。由于这类钢在达到超高强度的同时，具有较高的塑性和优异的低温冲击韧性。近几年来，此类钢种成为研究与开发的热点。

通常来说，钢的强度越高，塑性与低温韧性越难提高。为了大幅度提高钢材的强度和加工性能，同时得到超高强度钢材与超高强度相匹配的良好韧性和塑性，需要合理的利用合金化，通过冶炼工艺，轧制工艺及热处理工艺，使钢材获得理想的组织形态，完全能够满足构件的加工制作要求。

现有的涉及在超高强度钢板的生产方法的专利，主要是通过控轧控冷或热处理方法获得超高强度钢板，具体生产方法如下：

美国专利WO99/05335提供了一种超低温韧性优异的可焊接的超高强度钢的制造方法，它通过将钢板加热至一定温度，在奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区以每道道次压缩量大于50%轧制，终轧温度略高于700℃，随后淬火处理，控制淬火结束温度，最后进行空冷。获得了抗拉强度大于930MPa的具有超高强度低温冲击韧性钢。该方法不仅需要控制淬火温度结束温度，这在普通淬火热处理车间很难精确实现。同时，还要求终轧温度略高于700℃低温未再结晶区轧制，且道次压缩量须大于50%，对这种超高强度钢种轧制来说，这无疑是增加了轧制负荷，加大了现场大生产控制难度。

中国专利98812439.4提供了一种具有优异的低温韧性的超高强度钢，该钢通过奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，控制淬火结束温度，然后在400℃～Ac₁（铁素体开始相变点）之间回火，获得了抗拉强度大于830MPa以上的高强度钢板。但是，该钢用了较低含碳量0.04～0.12%，为了保证强度与低温韧性，所以该钢加入了大量合金与微合金，其中镍含量大于1%，成本较高。

中国专利200510024775.3公开了一种屈服强度960MPa以上超高强度钢板及其制

造方法，其生产方法也是将钢坯加热后，在奥氏体再结晶区与未再结晶区轧制，以大于5℃/s冷却速度冷至Ms点以下，获得屈服强度960MPa，但是其-20℃V型冲击吸收功只有35～55J。可见由于直接TMCP轧制获得的高强钢，导致了钢中的强韧性未达到良好的匹配。

中国专利200810080072.6 公开了一种低压缩比低合金超高强度高韧性钢板，轧制后，经调质热处理，获得了超高强度钢板，但其合金元素复杂，贵重合金较多，需要热矫直，并且矫直温度较高，介于500～600℃。说明尽管调质处理后，钢板中残余应力较大，导致了板形问题，同时也增加了工序与成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，考虑到低合金高强度钢板的高强度、高韧性、可焊性及低成本，提供一种低合金超高强度高韧性钢板及其生产方法，通过合理的化学成分设计，轻压下技术，严格控制S、P等有害元素，减轻中心偏析程度，通过TMCP与调质工艺，可获得了性能稳定的低合金高强度钢板。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种低合金超高强度高韧性钢板，钢板的重量百分比化学成分为：C：0.14～0.18%，Si：0.10～0.30%，Mn：0.80～1.30%， P：≤0.015%，S：≤0.0020%，Nb：0.020～0.050%，Ti：0.008～0.020%，V：0.020～0.060%， Cr：0.30～0.60%，Mo：0.20～0.70%，余量为Fe及不可避免的杂质。

由于钢的化学成分是影响连铸坯内部质量与超高强度高韧性钢板性能的关键因素之一，本发明为了使所述钢获得优异的综合性能，对所述钢的化学成分进行了限制，原因在于：

C：碳是影响超高强度钢力学性能的主要元素，当碳含量低于0.05则强度低，含量高于0.20%时，则存在韧性和可焊性变差的缺点；为了减轻冶炼压力，避开包晶区间，最适宜的区间在0.14～0.18%。