一种屈服强度690MPa级低屈强比钢板及其制备方法技术

本发明专利技术属于钢铁技术领域，具体地，本发明专利技术涉及一种屈服强度690MPa级低屈强比钢板及其制备方法。本发明专利技术的屈服强度690MPa级低屈强比钢板的化学成分按重量百分比计包含：C：0.04％～0.10％、Si：0.20％～0.40％、Mn：1.40％～1.90％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.03％～0.06％、Ti：0.008％～0.025％、Cr：0.10％～0.40％、Ni：0％～0.20％、Mo：0％～0.25％、Als：0.015％～0.050％、B：0.0008～0.0020％、N≤40ppm、O≤20ppm、H≤2ppm，其余为铁和不可避免的杂质，其中，Als表示酸溶铝；所述钢板的焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.25％。本发明专利技术钢的综合力学性能优越，不易断裂和破坏，并且具有良好的塑韧性、焊接性能和抗震性能。

【技术实现步骤摘要】
一种屈服强度690MPa级低屈强比钢板及其制备方法
本专利技术属于钢铁
，具体地，本专利技术涉及一种屈服强度690MPa级低屈强比钢板及其制备方法。
技术介绍
经济建设和社会发展需要大量的高强钢材，随着国内钢结构产业、工程机械、矿山机械等行业蓬勃发展，同时为顺应起重机械、挖掘机悬臂梁、矿井用液压支架等工程机械大型化、高强化的市场需求趋势，对高强度、高质量等级工程机械用钢的需求日益强烈。与此同时，为了满足高强钢对降低焊接裂纹敏感性的要求，各大钢铁企业在研发方面投入了大量人力物力。在中国专利CN101812634A中，公开了一种低碳低焊接裂纹敏感性的高强度钢板的制造方法，在钢的成分设计方面采用Cr-Cu-Mo-V-Nb-Ti-B复合添加，轧制过程不用控轧，之后钢板再进行离线淬火+回火工艺处理，钢的屈服强度在700MPa以上，抗拉强度在800MPa以上，屈强比在0.90～0.97范围。该专利虽然也提供了一种80kg级的低焊接裂纹敏感性钢板的生产方法，但不足之处在于未能充分利用轧制过程中的控轧控冷的细晶、相变及位错强化机制，同时钢板还需要进行离线淬火和回火热处理，造成生产成本增加。在中国专利CN101418418B中，公开了一种屈服强度690MPa级低裂纹敏感性钢板的制造方法，在钢的成分设计方面采用Cr-Mo-V-Nb-Ti-B复合添加，钢的屈服强度在690MPa以上，抗拉强度在770MPa以上，屈强比在0.87～0.91范围。该专利虽然提供了一种不经过任何热处理就能生产80kg级的低焊接裂纹敏感性钢板的方法，但加入了0.04～0.12％的贵重金属V，造成该钢种合金成本较高。在中国专利CN100439545C中，公开了一种800MPa级高韧性低屈服比厚钢板的制造方法，在钢的成分设计上加入了0.30％～0.70％的贵重金属Ni，造成合金成本较高，而且该钢板屈服强度仅能保证大于540MPa。对现有技术分析之后发现，已经公开的文献中大部分钢板的屈服强度不高于690MPa，或者屈服强度达到80kg级别，但生产成本较高同时屈强比偏高，安全性不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种屈服强度690MPa级低屈强比钢板以及进一步提供该低屈强比钢板的制备方法，通过对化学成分和轧制工艺的控制，在钢板中获得一种由针状铁素体、准多边形铁素体和板条贝氏体为主的特殊多相组织，形成软硬相搭配，提升钢板应变硬化指数，从而实现了屈服强度690MPa级低屈强比钢板的生产，保证钢结构抗震等安全指标。为达到上述目的，本专利技术的屈服强度690MPa级低屈强比钢板，其化学成分按重量百分比计包含：C：0.04％～0.10％、Si：0.20％～0.40％、Mn：1.40％～1.90％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.03％～0.06％、Ti：0.008％～0.025％、Cr：0.10％～0.40％、Ni：0％～0.20％、Mo：0％～0.25％、Als：0.015％～0.050％、B：0.0008～0.0020％、N≤40ppm、O≤20ppm、H≤2ppm，其余为铁和不可避免的杂质，其中，Als表示酸溶铝。所述钢板的焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.25％，本专利技术的钢化学成分满足：Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.25％。本专利技术的屈服强度690MPa级低屈强比钢板，其屈服强度≥690MPa，屈强比≤0.83。以下对本专利技术的屈服强度690MPa级低屈强比钢板的化学成分进行详细说明。C：C既是最主要的固溶强化元素，能显著提高钢的淬透性，也是低碳钢中最经济的强化元素，对马氏体钢的强度和硬度起决定性的作用，但碳含量的增加使钢的塑性和冲击韧性降低，冷脆倾向性和时效倾向性提高，恶化焊接性能。考虑到降碳的同时必须额外增加其它贵重的微合金含量才能保证钢强度，而这将造成成本大幅度增加，综合考虑将C的适宜量控制在0.04％～0.10％。Si：Si进入铁素体起固溶强化作用，降低屈强比，但Si会显著地提高钢的韧脆转变温度，同时也会恶化塑性及焊接性能，因此，Si的适宜量控制在0.20％～0.40％。Mn：Mn能够降低临界转变温度Ar3，明显提高钢的淬透性，同时具有一定的固溶强化作用，起到提高钢的强度和硬度的作用。由于锰和硫具有较大的亲和力，MnS在高温时有一定的塑性，避免了钢的热脆，但过高的Mn会影响钢的焊接性能，也会加剧铸坯的中心偏析，造成产品带状组织严重，进而影响到冲击韧性。因此，Mn的适宜量控制在1.40％～1.90％。P：P属于低温脆性元素，P显著扩大液相和固相之间的两相区，在钢凝固过程中偏析于晶粒之间，形成高磷脆性层，提高带状组织的级别，使钢的局部组织异常，造成机械性能不均匀，降低钢的塑性，使钢易产生脆性裂纹，抗腐蚀性下降，对焊接性能也有不利影响，增加焊接裂纹敏感性，所以应尽可能降低磷在钢中的含量。考虑到生产成本，将P的含量控制在0.020％以下。S：当S以FeS的形式存在于钢中时，如果S含量高则易产生热脆现象。当S以MnS的形式存在于钢中时，S常以条状形态沿轧制方向分布，形成严重的带状组织，破坏了钢的连续性，对钢材不同方向的性能也会产生重要影响，降低钢的塑性和冲击韧性，提高韧脆转变温度。因此，将S的含量控制在0.008％以下。Nb：Nb能产生显著的晶粒细化、析出强化以及中等的沉淀强化作用。固溶于奥氏体的Nb能够提高淬透性，Nb(C，N)析出相具有细化晶粒作用但降低淬透性，而且当Nb含量过高时，Nb易与Fe、C等元素形成低熔点共晶物，有增加焊接热影响区热裂纹的倾向。综合各方面因素，Nb的适宜量控制在0.03％～0.06％之间。Ti：Ti在1200～1300℃高温下即可析出TiN颗粒，可以作为Nb(C、N)的析出核心，从而减少微细铌析出物的数量，进而降低含Nb钢的裂纹敏感性。Ti可形成细小的钛的碳化物、氮化物颗粒，在板坯加热过程中通过阻止奥氏体晶粒的粗化从而得到较为细小的奥氏体显微组织。Ti与N结合生成稳定的高弥散化合物，不但可以消除钢中的自由氮，而且能在热加工过程和焊接时的热影响区中控制晶粒尺寸，改善钢结构各部位的低温韧性。过量的Ti将形成微米级尺寸的液析TiN，不仅无法细化晶粒，反而会恶化钢板韧性。因此，Ti的适宜量控制在0.008％～0.025％。Cr：Cr能防止加Mo钢的石墨化倾向，属于稳定奥氏体元素，可极大地提高钢的淬透性，提高钢的强度，但过高的Cr会降低钢的焊接性能，综合考虑，Cr的适宜量控制在0.10％～0.40％。Ni：Ni通过形成简单的置换固溶体起着强化铁素体的作用，可提高钢的强度，同时Ni是奥氏体稳定元素，可显著提高钢的耐低温冲击韧性。但是，Ni板价格相对比较昂贵，考虑到成本因素，Ni的适宜量控制在0％～0.20％。Mo：Mo在钢中存在于固溶体相和碳化物相中，属于稳定奥氏体元素，可极大地提高钢的淬透性，可将C曲线强烈右移，以促进马氏体转变，同时可改善钢的回火脆性，极大地提高钢的低温韧性，提高钢的耐延迟断裂性能。综合成本因素，Mo的适宜量控制在0％～0.25％。Al：Al能细化钢的晶粒，提高钢的强度，同时也能提高冲击韧性。由于Al和N有较强的亲和力，还可以消除N元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屈服强度690MPa级低屈强比钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计包含：C：0.04％～0.10％、Si：0.20％～0.40％、Mn：1.40％～1.90％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.03％～0.06％、Ti：0.008％～0.025％、Cr：0.10％～0.40％、Ni：0％～0.20％、Mo：0％～0.25％、Als：0.015％～0.050％、B：0.0008～0.0020％、N≤40ppm、O≤20ppm、H≤2ppm，其余为铁和不可避免的杂质；所述钢板的焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.25％。

【技术特征摘要】
1.一种屈服强度690MPa级低屈强比钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计包含：C：0.04％～0.10％、Si：0.20％～0.40％、Mn：1.40％～1.90％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.03％～0.06％、Ti：0.008％～0.025％、Cr：0.10％～0.40％、Ni：0％～0.20％、Mo：0％～0.25％、Als：0.015％～0.050％、B：0.0008～0.0020％、N≤40ppm、O≤20ppm、H≤2ppm，其余为铁和不可避免的杂质；所述钢板的焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.25％；所述低屈强比钢板组织组成包括针状铁素体、准多边形铁素体和板条贝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建勋，刘菲，王建景，王飞，王晶，秦港，黄春生，王彦国，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37