低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材及其制造方法技术

本发明专利技术一方面旨在提供一种钢材及制造该钢材的方法，所述钢材作为超厚钢材，不仅具有高强度，而且低温冲击韧性和抗开裂性优异。而且低温冲击韧性和抗开裂性优异。而且低温冲击韧性和抗开裂性优异。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种可适用于压力容器、海上结构等的钢材。更具体地，本专利技术涉及一种低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，顺应海上结构物、压力容器等结构物的大型化趋势，对高强度超厚钢材的需求不断增加。此外，随着这种结构物的使用环境扩展到极寒地区，要求具有优异的低温冲击韧性，在制造结构物时采用严格加工的钢材的情况下，同时还要求具有低温应变时效冲击韧性。
[0003]如果制造超厚钢材时利用厚度相对薄的钢坯，则压下力无法充分达到厚度方向中心部。此外，根据冷却速度差，中心部和表面部的微细组织的种类和分数不同，因此物理性能上存在差异，最终难以确保厚度方向上均匀的强度。
[0004]在厚度最大为100mm的中厚钢材的情况下，一般使用厚度为300～400mm的钢坯来制造，但是在厚度大于130mm的超厚钢材的情况下，由于压下比(3∶1)限制，需要使用厚度为400mm以上的钢坯。
[0005]另一方面，为了制造高强度超厚钢材，主要采用的方法是钢中适量加入提高可硬化性的元素如Mn、Cr、Mo等，以提高钢的淬透性，并且提高强度。在这种情况下，通过钢的淬火回火处理等冷却处理，钢材内部大量产生马氏体或贝氏体等低温组织，从而可以提高钢的强度。
[0006]然而，当这种可硬化性元素过量加入时，由于碳当量(Ceq)变高，焊接前预热温度上升或者产生裂纹，因此需要控制合金成分，以免超出碳当量。
[0007]作为另一种方法，通过加入Ti和Nb等析出物元素，可以尝试基于析出强化提高强度。但是，当这些元素过量加入时，由于形成粗大的TiNbC等析出物，也存在钢的低温冲击韧性下降的问题。
[0008]根据专利文献1，为了实现厚钢材的高强度，对利用含各种成分的钢锭得到的锻造钢坯进行再加热均质化，并对均质化的钢坯进行热轧
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淬火和回火(quenching and tempering)热处理，从而可以得到高强度高韧性的热轧钢板。
[0009]然而，由于该技术大量加入高价元素镍(Ni)，经济性明显降低，而且该技术与铌(Nb)一起加入铜(Cu)，可以看出没有考虑对厚钢材裂纹的敏感性。
[0010]因此，需要开发不仅具有高强度，而且低温冲击韧性优异，抗开裂性也优异的超厚钢材，以适合于海上结构物、压力容器等大型结构物。
[0011]专利文献1：韩国授权专利公报第10
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1623661号

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]本专利技术一方面旨在提供一种钢材及制造该钢材的方法，所述钢材作为超厚钢材，
不仅具有高强度，而且低温冲击韧性和抗开裂性优异。
[0014]本专利技术要解决的技术问题不限于上述内容。从本说明书的整体内容可以理解本专利技术要解决的技术问题，对于本专利技术所属
的普通技术人员而言，理解本专利技术的附加技术问题不会有任何困难。
[0015]技术方案
[0016]本专利技术一方面提供一种低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，以重量％计，所述钢材包含碳(C)：0.11～0.18％、硅(Si)：0.1～0.5％、锰(Mn)：0.3～1.8％、磷(P)：0.01％以下、硫(S)：0.01％以下、铝(Al)：0.01～0.1％、铌(Nb)：0％～0.01％、铬(Cr)：0.2～1.5％、镍(Ni)：1.0～2.5％、铜(Cu)：0％～0.25％、钼(Mo)：0.25～0.80％、钒(V)：0.01～0.1％、钛(Ti)：0％～0.003％、硼(B)：0.001～0.003％、氮(N)：0.002～0.01％、余量Fe和不可避免的杂质，
[0017]由下述关系式1表示的Ceq值大于0.5且小于0.7，上述C、Mn、Cr、Mo和V的成分关系满足下述关系式2，上述Ti、Nb、Cu、Ni和N的成分关系满足下述关系式3，并且所述钢材具有130mm以上且350mm以下的厚度，
[0018][关系式1][0019]Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15
[0020][关系式2][0021]1.5＜C+Mn+Cr+Mo+V＜2.5
[0022][关系式3][0023][(Ti+Nb)/3.5N+(Cu/Ni)]＜1
[0024]在上述关系式1至3中，各元素表示重量含量。
[0025]本专利技术另一方面提供一种低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材的制造方法，其包含：准备钢坯，所述钢坯满足上述的合金成分和关系式1至3；对所述钢坯在1100～1200℃的温度范围下进行加热；对所述加热后的钢坯在1050℃以上的温度范围下进行粗轧；所述粗轧后在Ar3以上的温度下进行热精轧，以制造热轧钢板；将所述热轧钢板风冷至室温；将所述风冷后的热轧钢板再加热到Ac3以上的温度进行热处理1.9t+30分钟以上，其中，t表示钢的厚度(mm)，然后水冷至室温；以及对所述热处理后水冷的热轧钢板在550～700℃的温度范围下进行回火热处理2.3t+30分钟以上，其中，t表示钢的厚度(mm)，然后风冷至室温。
[0026]专利技术效果
[0027]根据本专利技术，可以提供钢材的整个厚度上具有均匀的强度、低温冲击韧性的超厚钢材。
[0028]另外，对于所述本专利技术的钢材，焊接后形成的焊接热影响区的低温冲击韧性也优异，因此具有可适用于大型结构物等的效果。
附图说明
[0029]图1示出根据本专利技术的一个实施例的专利技术例和比较例的不同温度的冲击韧性测定结果。
具体实施方式
[0030]本专利技术人认识到，随着海上结构物、压力容器等结构物的大型化，需要开发可以确保材料所需的物理性能的方案。
[0031]尤其，就一定厚度以上的超厚钢材而言，对具有高强度和优异的低温冲击韧性以及可确保抗开裂性的方案进行了深入研究。研究结果发现，在合金设计中，通过控制组分和部分成分之间的关系，同时优化制造条件，可以提供具有目标物理性能的超厚钢材，从而完成了本专利技术。
[0032]在下文中，将详细描述本专利技术。
[0033]根据本专利技术一方面的低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，其以重量％计，可包含碳(C)：0.11～0.18％、硅(Si)：0.1～0.5％、锰(Mn)：0.3～1.8％、磷(P)：0.01％以下、硫(S)：0.01％以下、铝(Al)：0.01～0.1％、铌(Nb)：0％～0.01％、铬(Cr)：0.2～1.5％、镍(Ni)：1.0～2.5％、铜(Cu)：0％～0.25％、钼(Mo)：0.25～0.80％、钒(V)：0.01～0.1％、钛(Ti)：0％～0.003％、硼(B)：0.001～0.003％、氮(N)：0.002～0.01％。
[0034]在下文中，将详细描述如上限制本专利技术所提供的钢板的合金组分的理由。
[0035]另一方面，在本专利技术中，除非特别提及，否则各元素的含量以重量为准，组织的比例以面积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，其中，以重量％计，所述钢材包含碳(C)：0.11～0.18％、硅(Si)：0.1～0.5％、锰(Mn)：0.3～1.8％、磷(P)：0.01％以下、硫(S)：0.01％以下、铝(Al)：0.01～0.1％、铌(Nb)：0％～0.01％、铬(Cr)：0.2～1.5％、镍(Ni)：1.0～2.5％、铜(Cu)：0％～0.25％、钼(Mo)：0.25～0.80％、钒(V)：0.01～0.1％、钛(Ti)：0％～0.003％、硼(B)：0.001～0.003％、氮(N)：0.002～0.01％、余量Fe和不可避免的杂质，由下述关系式1表示的Ceq值大于0.5且小于0.7，上述C、Mn、Cr、Mo和V的成分关系满足下述关系式2，上述Ti、Nb、Cu、Ni和N的成分关系满足下述关系式3，并且所述钢材具有130mm以上且350mm以下的厚度，[关系式1]Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15[关系式2]1.5＜C+Mn+Cr+Mo+V＜2.5[关系式3][(Ti+Nb)/3.5N+(Cu/Ni)]＜1在上述关系式1至3中，各元素表示重量含量。2.根据权利要求1所述的低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，其中，所述钢材作为微细组织包含面积分数为50％以上的回火马氏体相和剩余回火贝氏体相。3.根据权利要求1所述的低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，其中，所述钢材在厚度中心部MnS夹杂物的最大直径为100μm以下。4.根据权利要求1所述的低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，其中，所述钢材的屈服强度为690MPa以上，拉伸强度为750MPa以上，
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40℃下的夏比冲击吸收能量值平均为50J以上。5.根据权利要求1所述的低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，其中，所述钢材在5％应变和时效热处理后
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40℃下冲击试验时冲击吸收能量值平均为30J以上。6.根据权利要求1所述的低温冲击韧性优异的高强度超厚钢材，其中，所述钢材在焊接后形成的焊接热影响区(HAZ)的
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40℃下的夏比冲击吸收能量值平均为30J以...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏泰逸，姜相德，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：