[发明专利]一种复相型低碳贝氏体高强度中厚钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度中厚板钢技术领域，特别是涉及一种复相型低碳贝氏体高强度中厚钢板及其生产方法，尤其是一种无需添加Ni、Mo、Cu等贵重金属元素、采用控制轧制+超快速冷却工艺、组织为贝氏体（B）+（1-5%）MA生产出的复相型低碳贝氏体高强度钢。该生产方法适用于配备UFC系统的宽厚板生产线。

背景技术

低碳贝氏体钢是一类高强度、高韧性、多用途型钢种，具有较高的屈服强度、抗拉强度、良好的延伸性能、冷弯性能、焊接性能和抗冲击性能等，主要应用在煤机、工程机械、船板、桥梁等各个领域。

在本发明之前，专利号201110027503.4的发明，提供了一种高性能低碳贝氏体钢及生产方法，采用Cr-Mo-Nb-Nb-Ti的微合金化设计，采用两阶段控轧，随后进行加速冷却，之后空冷。不足之处是采用0.1%-0.5%Mo元素来阻碍先析铁素体的形核和长大过程，抑制铁素体转变，但是Mo元素属于贵重金属，价格昂贵，对于控制合金成本不利。

专利号200810030404.X公开了一种高强度微合金低碳贝氏体钢及其生产方法，采用Ni+Cr+Mo+ Nb+V+Ti的微合金化设计，采用回火热处理。不足之处为（1）采用0.1-0.15%Ni、0.1-0.15%Mo和0.0008-0.002%B，Ni和Mo同属贵重金属，增加合金成本；（2）轧后采用回火处理，不但增加工序成本，还增加生产周期。

专利200810022600.2一种高强度低温用低碳贝氏体钢及其生产工艺，采用Nb+Mo+Ti的微合金化设计，轧后采用高温回火处理，不足之处同样为采用0.1-0.5%Mo和回火处理，分别提高钢板的合金成本和工序成本，且生产周期增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复相型低碳贝氏体高强度中厚钢板及其生产方法，不采用贵重金属元素，不采用热处理方式，降低贝氏体钢板的合金成本和工序成本，缩短生产周期，加入适量适当的微合金元素，采用控制轧制+UFC冷却方式，采用贝氏体+（1-5%）MA来生产复相型低碳贝氏体高强度钢。

本发明设计的复相型低碳贝氏体高强度中厚钢板，该钢板的化学成分按重量百分比为C：0.04-0.1%，Si：0.3-0.55%，Mn：1.5-2.0%，P≤0.015%，S≤0.015%，Al：0.02-0.05%，Nb：0.05-0.10%，Ti：0.05-0.10%，Nb+Ti≤0.15%，余量为Fe及不可避免的夹杂。组织为贝氏体（B）+（1-5%）MA。

本发明可以在C-Mn钢基础上添加Nb和Ti元素，且Nb+Ti≤0.15%；钢板厚度规格为16mm-40mm。

本发明中选择的成分设计中，各元素的作用如下：

C：选择为0.04-0.1%。碳含量对钢材的强度、韧性和焊接性能都有影响。必要的碳含量起到固溶强化的作用，与加入的Nb、Ti元素作用，析出微合金碳化物，起到抑制再结晶和析出强化的作用；较低的碳含量下，板条贝氏体内的渗碳体细小，不呈现连续分布，韧性佳；更重要的是较低的碳含量可以保证钢板具有良好的焊接性能。

硅：选择为0.3-0.5%。Si是炼钢脱氧的必要元素，且以固溶强化形式提高钢的强度；含量太低脱氧效果不佳，含量太高会降低韧性，可焊性较差。

锰：选择为1.5-2.5%。Mn是固溶强化和提高钢板抗拉强度的最重要元素，对贝氏体转变有较大的促进作用，且成本低廉，本发明中把Mn左右主要合金元素。

铝：选择为Al：0.02-0.05%。Al为 脱氧元素，形成AlN有效硅细化晶粒，与Si相似，含量不足，脱氧效果很差，太高则影响韧性。

Nb：选择为0.05-0.10%。Nb能够有效地抑制奥氏体再结晶，提高再结晶温度，扩大未再结晶区范围，为精轧阶段控制轧制加大压下量来细化最终组织提供保证。 其中，固溶铌的细小碳氮化物对奥氏体晶界及亚结晶起到钉扎拖曳作用，在冷却过程中，部分固溶铌可以在贝氏体中析出碳氮化物，起到析出强化的作用。

Ti：选择为0.05-0.10%。钛除了固定氮元素，还可以阻止加热、轧制和焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。另外，钢中固溶的钛可以在冷却过程中以碳氮化物的形式析出，起到阻止晶粒长大和弥散析出强化作用。

磷和硫：选择为≤0.015%。P、S均为有害元素，危害钢板的韧性。

本发明的制造工艺包括冶炼、控轧控冷；在工艺中控制的技术参数如下：

（1）冶炼：采用真空感应电炉冶炼，浇注成铸坯；

（2）控制轧制：