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      屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火高強(qiáng)韌鋼板及其制造方法

      文檔序號(hào):3339607閱讀:276來源:國知局
      專利名稱:屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火高強(qiáng)韌鋼板及其制造方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及中厚鋼板制造技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接高強(qiáng)韌鋼板及其制造方法 。
      背景技術(shù)
      隨著社會(huì)的發(fā)展,各行業(yè)對(duì)自身所用鋼板也提出了更高要求,為了減輕設(shè)備的自重,要求鋼板具有更高的強(qiáng)度;為了提高設(shè)備的使用安全性,要求鋼板具有低屈強(qiáng)比;為了擴(kuò)大設(shè)備的使用環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域,要求鋼板有良好的低溫韌性;為了方便設(shè)備的制造加工,還要求鋼板具有一定的可焊性,因此高強(qiáng)韌鋼板的需求越來越大。目前,屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)的高強(qiáng)韌鋼板采用控軋控冷工藝或TMCP+回火或淬火+回火工藝來生產(chǎn)。采用控軋控冷工藝或TMCP+回火工藝生產(chǎn)時(shí),軋后必須進(jìn)行層流冷卻,由于受冷卻設(shè)備的精度、鋼板的厚度以及冷卻前鋼板溫度的均勻性等因素的影響,往往會(huì)出現(xiàn)同一鋼板不同部位性能出現(xiàn)較大波動(dòng);而采用淬火+回火工藝生產(chǎn)時(shí),由于要保證鋼板的淬透性,往往要添加一定量的Cr、Mo、Cu、Nb、Ni等合金元素,然后通過適當(dāng)?shù)幕鼗鹛幚韥泶_保鋼板的強(qiáng)度和沖擊韌性,不僅工藝流程長,生產(chǎn)成本也很高。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、易操作、性能均勻且穩(wěn)定的一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接高強(qiáng)韌鋼板及其制造方法。本發(fā)明涉及的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接細(xì)晶粒高強(qiáng)韌鋼板,既要滿足低屈強(qiáng)比,又要滿足強(qiáng)度、韌性的要求,同時(shí)還需兼顧可焊性,因此需要保證較低的碳當(dāng)量。與同等級(jí)鋼板的其他生產(chǎn)方法相比,本發(fā)明生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接高強(qiáng)韌鋼板,采用了成本較低的Mn-V-Ni-N系的成分設(shè)計(jì),通過合理的控軋和正火處理來保證鋼板的低屈強(qiáng)比、高強(qiáng)韌性和可焊性,生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)鋼板具有良好的機(jī)械性能和可焊性。本發(fā)明所述的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接高強(qiáng)韌鋼板,厚度為6 80mm,其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C :0. 14% 0. 20%, Si :0. 20% 0. 60%, Mn :1. 20%"I. 70%, V
      0.129TO. 20%, Ni :0. 15% 0. 40%, N 0. 005% 0. 020%, Alt :0. 005% 0. 040%, P 彡 0. 015%, S(0. 005%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì),晶粒度為10級(jí)及以上。本發(fā)明所述屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接高強(qiáng)韌鋼板,采用Mn-V-Ni-N系的成分設(shè)計(jì),理由是
      (DC:本發(fā)明碳含量選擇在0. 149TO. 20%,主要考慮到碳是鋼鐵材料中最廉價(jià)、最有效的強(qiáng)化元素,溶入基體中,能起到固溶強(qiáng)化作用,同時(shí)能在鋼中形成更多的滲碳體,進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度,但碳含量過高,不僅會(huì)降低鋼材的塑韌性,也將惡化鋼材的焊接性能;
      (2)Si :本發(fā)明的硅含量在0. 209T0. 60%, Si主要以固溶強(qiáng)化形式來提高鋼材的強(qiáng)度,同時(shí)也是鋼中的脫氧元素,但含量過高,也會(huì)降低鋼材的塑韌性和焊接性,同時(shí)使鋼坯加熱后表面氧化鐵皮粘稠性增加,容易使鋼板表面出現(xiàn)麻點(diǎn)等表面問題;
      (3)Mn :本發(fā)明的錳含量為I. 209T1. 70%, Mn是弱碳化物形成元素,它在冶煉中的作用是脫氧和消除硫的影響,還可以降低奧氏體轉(zhuǎn)變溫度,細(xì)化鐵素體晶粒,對(duì)提高鋼板強(qiáng)度和韌性有益。同時(shí)還能固溶強(qiáng)化鐵素體,隨著Mn含量增高,鋼材的強(qiáng)度也增大,但過高的Mn也將會(huì)降低鋼材的韌性和焊接性;
      (4)V :本發(fā)明的釩含量為0. 129TO. 20%, V是鋼中的強(qiáng)化元素,主要是由于VC、V(CN)的沉淀強(qiáng)化,可使鋼材的強(qiáng)度明顯提高,同時(shí)V能固定鋼中的氮,使鋼材的時(shí)效性能得以改善。另外,V可以固定焊縫中的氮,能顯著改善鋼的焊接性能。但V會(huì)提高鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度;
      (5)Ni :本發(fā)明的鎳含量為0. 159TO. 40%, Ni具有一定的強(qiáng)化作用,還能顯著地改善鋼材的低溫性能,使基體和焊接區(qū)的低溫韌性大幅度提高,Ni還能形成穩(wěn)定的奧氏體組織, 提聞耐腐蝕性能,同時(shí)能提聞奧氏體鋼的聞溫強(qiáng)度和持久強(qiáng)度,提聞鋼的塑性,能促進(jìn)石墨化。但Ni是稀有金屬,含量過高,成本將大幅增加,同時(shí)還會(huì)使鋼板氧化鐵皮難以脫落而增加成本;
      (6)N:本發(fā)明的氮含量為為0. 0059T0. 020%,N能與鋼中的V化合,形成VN,對(duì)控制軋制有明顯作用,細(xì)化奧氏體晶粒,還有析出強(qiáng)化的作用,顯著地改善鋼材的強(qiáng)韌性,但N含量過高,將使鋼中的游離氮增多,從而惡化鋼材的時(shí)效性能和焊接性能;
      (7)Alt :本發(fā)明的鋁含量為0. 0059T0. 040%, Al是主要的脫氧元素,能細(xì)化鋼的晶粒。這是由于鋁在鋼中和其它元素形成細(xì)小彌散分布的難熔化合物起阻礙作用,主要是AlN的影響。但Al含量過高,鋼中將會(huì)出現(xiàn)大量的A1N,而減少VN的含量,另外,鋁含量過高,會(huì)使鋼的焊接性變壞;
      (8)鋼中的雜質(zhì)元素的上限控制為P彡0.015%, S彡0. 005%,以提高鋼的純凈度,改善鋼的塑韌性。一種專用于生產(chǎn)屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火高強(qiáng)韌鋼板的制造方法,采用控軋+正火工藝生產(chǎn),其生產(chǎn)工藝具體如下
      (1)加熱制度將連鑄坯加熱到121(Tl240°C,加熱總時(shí)間按I.(Tl. 2分鐘/mm控制;
      (2)軋制工藝采用兩階段軋制,即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制,中間坯待溫厚度控制在成品厚度的2倍及以上,未再結(jié)晶區(qū)的開軋溫度要求控制在85(T920°C,終軋溫度要求控制在78(T840°C ;
      (3)軋后冷卻工藝軋后空冷;
      (4)正火工藝鋼板正火溫度控制在880 920°C,保溫時(shí)間15 40分鐘。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用了 Mn-V-Ni-N系的成分設(shè)計(jì),充分利用了細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化機(jī)理,通過兩階段軋制并且通過正火處理,進(jìn)一步細(xì)化了鋼的晶粒和組織,消除了熱軋過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力同時(shí),碳元素在高溫下發(fā)生均勻擴(kuò)散,減輕了鋼板的心部的偏析帶和帶狀組織。保證了鋼板的低屈強(qiáng)比、高強(qiáng)韌性和可焊性,制備的鋼板具有良好的機(jī)械性能。屈服強(qiáng)度可穩(wěn)定達(dá)到460MPa以上,抗拉強(qiáng)度可穩(wěn)定達(dá)到630 MPa以上,_50°C夏比橫向V型缺口沖擊功可穩(wěn)定達(dá)到80J以上,屈強(qiáng)比穩(wěn)定在0. 85以下,且鋼板的晶粒細(xì)小,達(dá)到10級(jí)及以上,同時(shí)焊接試驗(yàn)結(jié)果顯示,鋼板具有良好的可焊性。
      具體實(shí)施例方式下列實(shí)施例中鋼板均為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的化學(xué)成分、控軋工藝和正火工藝所制備。實(shí)施例I :
      本實(shí)施例的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接細(xì)晶粒高強(qiáng)韌鋼板,是由以下重量百分比的組分組成C 0. 14%, Si 0. 60%, Mn :1. 20%, V :0. 12%, Ni :0. 15%, N :0. 005%, Alt :0. 015%,P :0. 010%, S 0. 005%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì),晶粒度為11. 5級(jí)。鋼板的厚度為6mm ;
      本實(shí)施例的控軋和正火工藝如下
      (1)加熱制度將鑄坯加熱到1240°C,加熱總時(shí)間按I.2分鐘/mm控制;
      (2)軋制工藝采用兩階段軋制,即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制,中間坯待溫厚度為成品厚度的12倍,未再結(jié)晶區(qū)開軋溫度為920°C,終軋溫度為780V ;
      (3)軋后冷卻工藝軋后空冷;
      (4)正火工藝軋制后的鋼板進(jìn)行正火處理,正火溫度為920°C,保溫時(shí)間15分鐘。實(shí)施例2:
      本實(shí)施例的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接細(xì)晶粒高強(qiáng)韌鋼板,是由以下重量百分比的組分組成C 0. 15%, Si 0. 50%, Mn :1. 40%, V :0. 16%, Ni :0. 25%, N :0. 020%, Alt :0. 040%,P 0. 015%, S 0. 004%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì),晶粒度為11. 0級(jí)。鋼板的厚度為25mm ;
      本實(shí)施例的控軋和正火工藝如下
      (1)加熱制度將鑄坯加熱到1240°C,加熱總時(shí)間按I.0分鐘/mm控制;
      (2)軋制工藝采用兩階段軋制,即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制,中間待溫厚度為成品厚度的4倍,未再結(jié)晶區(qū)開軋溫度為900°C,終軋溫度為840°C ;
      (3)軋后冷卻工藝軋后空冷;
      (4)正火工藝軋制后的鋼板進(jìn)行正火處理,正火溫度為910°C,保溫時(shí)間30分鐘。實(shí)施例3:
      本實(shí)施例的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接細(xì)晶粒高強(qiáng)韌鋼板,是由以下重量百分比的組分組成C 0. 17%, Si 0. 35%, Mn :1. 67%, V :0. 17%, Ni :0. 30%, N :0. 015%, Alt :0. 020%,P 0. 007%, S 0. 004%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì),晶粒度為10級(jí)。鋼板的厚度為44mm ;
      本實(shí)施例的控軋和正火工藝如下
      (1)加熱制度將鑄坯加熱到1230°C,加熱總時(shí)間按I.I分鐘/mm控制;
      (2)軋制工藝采用兩階段軋制,即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制,中間待溫厚度為成品厚度的3倍,未再結(jié)晶區(qū)開軋溫度為880°C,終軋溫度為815°C ;
      (3)軋后冷卻工藝軋后采用空冷;
      、 (4)正火工藝軋制后的鋼板進(jìn)行正火處理,正火溫度為900°C,保溫時(shí)間40分鐘。實(shí)施例4:
      本實(shí)施例的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接細(xì)晶粒高強(qiáng)韌鋼板,是由以下重量百分比的組分組成C 0. 18%, Si 0. 25%, Mn :1. 70%, V :0. 18%, Ni :0. 35%, N :0. 018%, Alt :0. 005%,P 0. 005%, S 0. 004%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì),晶粒度為10. 5級(jí)。鋼板的厚度為63mm ;
      本實(shí)施例的控軋和正火工藝如下
      (1)加熱制度將鑄坯加熱到1220°C,加熱總時(shí)間按I.I分鐘/mm控制;
      (2)軋制工藝采用兩階段軋制,即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制,中間待溫厚度為成品厚度的2. 4倍,未再結(jié)晶區(qū)開軋溫度為870°C,終軋溫度為810°C ;
      (3)軋后冷卻工藝軋后空冷;
      (4)正火工藝軋制后的鋼板進(jìn)行正火處理,正火溫度為890°C,保溫時(shí)間40分鐘。實(shí)施例5
      本實(shí)施例的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火可焊接細(xì)晶粒高強(qiáng)韌鋼板,是由以下重量百分比的組分組成C 0. 20%, Si 0. 20%, Mn :1. 55%, V :0. 20%, Ni :0. 40%, N :0. 018%, Alt :0. 025%,P 0. 008%, S 0. 003%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì),晶粒度為10. 5級(jí)。鋼板的厚度為80mm ;
      本實(shí)施例的控軋和正火工藝如下
      (1)加熱制度將鑄坯加熱到1210°C,加熱總時(shí)間按I.15分鐘/mm控制;
      (2)軋制工藝采用兩階段軋制,即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制,中間待溫厚度為成品厚度的2倍,未再結(jié)晶區(qū)開軋溫度為850°C,終軋溫度為800°C ;
      (3)軋后冷卻工藝軋后空冷;
      (4)正火工藝軋制后的鋼板進(jìn)行正火處理,正火溫度為880°C,保溫時(shí)間40分鐘。分別對(duì)實(shí)施例1-5的鋼板取樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,其正火和正火+模擬焊后熱處理的結(jié)果分別見表I和表2,完全符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 10028-3:2009規(guī)定
      表I正火態(tài)鋼板的力學(xué)性能
      權(quán)利要求
      1.一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火高強(qiáng)韌鋼板,厚度為6 80mm,其特征在于,化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C 0. 14% 0. 20%, Si :0. 20% 0. 60%, Mn :1. 20%"I. 70%, V :0. 12% 0. 20%, Ni 0. 15% 0. 40%, N 0. 005% 0. 020%, Alt :0. 005% 0. 040%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 005%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì),晶粒度為10級(jí)及以上。
      2.一種專用于生產(chǎn)權(quán)利要求I所述的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火高強(qiáng)韌鋼板的制造方法,采用控軋+正火工藝生產(chǎn),其特征在于,生產(chǎn)工藝具體如下 (1)加熱制度將連鑄坯加熱到121(Tl240°C,加熱總時(shí)間按I.(Tl. 2分鐘/mm控制; (2)軋制工藝采用兩階段軋制,即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制,中間待溫厚度控制在成品厚度的2倍及以上,未再結(jié)晶區(qū)的開軋溫度要求控制在85(T920°C,終軋溫度要求控制在 78(T840°C ; (3)軋后冷卻工藝軋后空冷; (4)正火工藝鋼板正火溫度控制在880 920°C,保溫時(shí)間15 40分鐘。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及中厚鋼板制造技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)正火高強(qiáng)韌鋼板及其制造方法,其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C0.14%~0.20%,Si0.20%~0.60%,Mn1.20%~1.70%,V0.12%~0.20%,Ni0.15%~0.40%,N0.005%~0.020%,Alt0.005%~0.040%,P≤0.015%,S≤0.005%,其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過控軋+正火工藝,將連鑄坯加熱到1210~1240℃,加熱總時(shí)間按1.0~1.2分鐘/mm控制;采用兩階段軋制,未再結(jié)晶區(qū)的開軋溫度要求控制在850~920℃,終軋溫度要求控制在780~840℃;軋后空冷;鋼板正火溫度控制在880~920℃,保溫時(shí)間15~40分鐘。采用本發(fā)明制造的高強(qiáng)韌鋼板,質(zhì)量穩(wěn)定、性能好、生產(chǎn)成本低。
      文檔編號(hào)C21D1/28GK102719737SQ201210253970
      公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
      發(fā)明者付清霞, 劉小林, 夏文勇, 王洪, 王鵬, 程小三, 羅仁輝, 董富筠, 趙和明, 趙敏森 申請(qǐng)人:新余鋼鐵集團(tuán)有限公司
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