[发明专利]一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于结构钢领域，特别涉及一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法。

背景技术

在汽车起重机、混凝土泵车以及混凝土搅拌车等工程机械行业，越来越多的企业逐步加大高强结构钢的使用比例，在新车型的设计上采用高强减薄，同时加快产品的升级换代。目前，屈服强度在600和700MPa级别的的高强钢已经得到了广泛应用。而屈服强度在800MPa以上的高强钢的应用还较为有限。600和700MPa级的热轧高强钢成分设计上大多采用添加高钛进行析出强化为主，组织也多为粒状贝氏体。高钛型的粒状贝氏体组织高强钢的韧脆转变温度通常在-40℃左右，且冲击性能波动较大。与此同时，有些工程机械用户要求的使用环境在-30～-40℃之间，同时要求具有更高的强度。在此背景下，高钛型的热轧高强钢不仅强度难以满足，低温冲击韧性更是难以保证，这就迫切需要开发一种具有较低成本的高强度高韧性钢材。

低碳或超低碳马氏体是一种多尺度结构。低碳或超低碳马氏体的强度主要取决于板条束尺寸，且与板条束尺寸之间呈Hall-Petch关系，板条束尺寸越小，钢的强度越高，韧性越好。细小的马氏体板条束可更为有效的阻碍裂纹的扩展，从而提高低碳或超低碳马氏体钢的低温冲击韧性。本发明正是基于超低碳马氏体这一设计思路而提出的。

中国专利03110973.X公开了一种超低碳贝氏体钢及其制造方法，由于其水冷后的停冷温度在贝氏体转变温度Bs和马氏体转变温度Ms之间或者Bs点以下0-150℃范围内，故其强度较低，即使加入了较高含量的Cu和Ni且经过中高温度回火，钢板的最高屈服强度未达到800MPa，其组织主要为超低碳贝氏体；而且Cu含量超过0.4％之后必须进行回火处理，增加了工艺流程和制造成本，故采用该专利只能制造出强度较低的系列高强钢，无法达到屈服强度800MPa以上。

中国专利201210195411.1公开一种超低碳贝氏体钢及其制造方法，该专利的主要设计思路仍采用超低碳贝氏体，尽量不添加Cu，Ni，Cr，Mo等较为贵重的合金元素，而是采用中Mn的设计思路，即Mn含量控制在3.0-4.5％。众所周知，Mn含量达到3％以上时，虽然钢板的力学性能较好，但是对于钢厂而言，如此高的Mn含量在炼钢尤其是连铸时是极其困难的，连铸时钢坯容易产生裂纹，且热轧轧制时容易发生开裂，实用性较差；而且，其实施例4中的碳含量达0.07％以上，已经不属于通常意义上的超低碳范畴。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法，获得的钢板在室温到-80℃的温度范围内仍具有非常优异的低温冲击韧性，-80℃冲击功可达100J以上。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明采用超低碳马氏体的设计思路，通过Nb、Ti复合添加细化奥氏体晶粒尺寸、Cr、Mo复合添加提高淬透性和抗回火软化能力，利用热连轧工艺，通过直接淬火或低温卷取工艺获得超低碳马氏体组织，高强度结构钢屈服强度可达800MPa级，且具有优异的低温冲击韧性。

具体的，本发明的屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢，其化学成分的重量百分比：C 0.02～0.05％，Si≤0.5％，Mn 1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al 0.02～0.10％，N≤0.006％，Nb 0.01～0.05％，Ti 0.01～0.03％，0.03％≤Nb+Ti≤0.06％，Cr 0.1％～0.5％，Mo 0.1～0.5％，B 0.0005～0.0025％，其余为Fe以及不可避免的杂质。

进一步，所述热轧高强钢的屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥900MPa，延伸率≥13％，-80℃冲击功达100J以上。

本发明所述热轧高强钢的显微组织为板条马氏体。

在本发明高强钢成分设计中：

碳是钢中的基本元素，同时也是本发明中最重要的元素之一。碳作为钢中的间隙原子，对提高钢的强度起着非常重要的作用，对钢的屈服强度和抗拉强度影响最大。通常情况下，钢的强度越高，冲击韧性越差。为获得超低碳马氏体组织，钢中的碳含量必须保持在较低的水平。根据超低碳钢的一般分类，碳含量应控制在0.05％以下。同时，为了保证钢的屈服强度达到800MPa以上，钢中的碳含量不能太低，否则钢的强度难以保证，通常不低于0.02％。因此，钢中比较合适的碳含量应控制在0.02-0.05％，同时辅以细晶强化等可保证钢板具有高强度和良好的冲击韧性匹配。