技术领域
[0001] 本
发明属于钢
铁材料技术领域，特别涉及一种800MPa级的船舶用钢及其制备方法。尤其涉及一种800MPa级NDTT低于-80℃的船舶用钢及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着造船工业的发展，对船舶用钢材料的强度、韧性、
焊接性以及表面
质量性能的要求不断提高。特别是对于远海航区的万吨级以上船舶，为了减轻自重提高
载荷，其船体需采用高强度钢板；同时为了保证船舶的安全性以及可靠性，要求船板在低温服役环境下具有良好的韧性及较低的NDT
温度。
[0003] 目前
屈服强度高于700MPa级高强钢的生产方法主要包括两类：一类是低
碳贝氏体钢系列，多通过加入Mo、Ni、Cr等
合金元素以提高固溶强化效果，另一类钢板主要采取加入Ti、Nb、V微合金化元素，通过析出强化以及细晶强化来提高强度。另一方面，Ni是提高钢铁材料的低温韧性效果最好的元素，因此根据Ni含量的不同发展了1.5Ni、3.5Ni、5Ni以及9Ni等不同级别的低温用钢，这些钢种多为低温
压力容器用钢。
[0004]
专利号为CN102644030B提供了一种800MPa级低温用钢的生产方法，该钢种采取低C高Si、Mn、Cr以及Nb、Ti微合金化的成分设计，具体成分为C：0.04～0.14％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.0～1.80％，Als：0.015～0.05％，P≤0.01％，S≤0.008％，Cr：0.10～0.50％，Ti：0.01～0.03％，Nb：0.10～0.50％，B：0.0008～0.0020％，其余为Fe及不可避免杂质。采取两阶段
轧制，轧后在线淬火+回火的工艺处理。该专利所述工艺下，屈服强度大于800MPa，延伸率大于18％，-60℃冲击功大于170J。从该专利从强度及冲击韧性指标来看较优，但该专利未研究其NDTT性能。
[0005] 专利号为CN104388838A提供了一种压力容器用5Ni钢板的生产方法，该钢种化学成分如下，C：0.07～0.10％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.70～0.80％、P≤0.008％、S≤0.003％、Ni：4.90～5.25％、Alt：0.020～0.050％、Sn≤0.015％、Sb≤0.003％。该专利所述工艺下生产的5Ni钢屈服强度大于450MPa，
抗拉强度大于590MPa，断后延伸率大于25％，～
125℃冲击功均值高于180J。虽然该专利低温韧性良好，但其屈服强度偏低。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种800MPa级的船舶用钢及其制备方法，解决了远海航区船舶用钢材要求高强度、韧性好、止裂性能优良的问题。实现了在宽厚板线上采用控轧+调质工艺生产船舶用钢，达到屈服强度≥800MPa、抗拉强度≥900MPa、断后延伸率≥17％、-84℃冲击功≥130J、NDTT≤-80℃，钢板厚度规格为20～40mm。
[0007] 一种800MPa级的船舶用钢，其中，化学成份重量百分比为：C：0.05～0.10％、Si：0.10～0.25％、Mn：0.20～1.0％、P≤0.015％、S≤0.010％、B≤0.0015％、Ni：3.5～5.5％、Cr：0.3～0.9％、Mo：0.2～0.7％、V：0.02～0.13％，其余为Fe和不可避免杂质。
[0008] 一种800MPa级的船舶用钢的制备方法，具体步骤及参数如下：
[0009] 1、加热制度：将钢坯加热至1150～1200℃，保温2.5～3.5h；
[0010] 2、轧制工艺：采用控轧工艺，轧制过程分为两个阶段，再结晶区轧制和未再结晶区轧制；再结晶区阶段轧制开轧温度为1070～1120℃，累计压下率≥50％，中间坯待温厚度为2～4倍成品厚度；待温至850～890℃进行未再结晶区轧制，终轧温度为800～840℃，未再结晶累计压下率≥20％；
[0011] 3、轧后冷却工艺：轧后冷却工艺为两种,即轧后空冷至室温，或轧后
水冷至420～470℃，水冷冷却速度为10～15℃/s。
[0012] 4、淬火+回火的调质
热处理工艺：淬火温度为880～930℃，保温时间为2.5min/mm·t，后水淬；回火温度为610～650℃，保温时间为3min/mm*t，然后空冷至室温，其中t为成品厚度。
[0013] 本发明的成分设计思路如下：C含量:0.05～0.10wt％，既保证钢板具有一定的固溶强化效果，而且相对较低的碳含量使得该钢种具有较低的韧脆转变温度以及良好的焊接性；较高的Ni:3.5～5.5wt％含量，可以减小低温时位错在基体中运动的阻力，同时提高层错能，抑制低温时位错的大量形成，促进低温时位错的交滑移，使得裂纹扩展的消耗功增加，降低钢的韧脆转变温度，从而显著改善材料的低温韧性；V：0.02～0.13wt％的加入一方面可以与C和N形成强化相，从而保证材料的强度，同时V的加入可以保证调质后材料的硬度
稳定性；Mn、Mo及Cr元素的加入起到固溶强化的作用，同时改善材料的淬透性；严格控制
钢水的纯净度，避免杂质元素P、S对钢板的力学性能及低温韧性的影响。
[0014] 本发明的工艺设计思路如下：第一阶段再结晶区轧制采用较高的压下率，保证钢板的致密性以及原奥氏体晶粒的均匀性；第二阶段未再结晶区轧制采用控轧工艺，保证组织晶粒细小；通过合理的调质工艺，保证钢板兼具高强度及良好的低温韧性。
[0015] 本发明的优点在于，生产的钢板强度高、塑性好及止裂性能优良的特点，具体体现在：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥900MPa，断后延伸率≥17％，-84℃冲击功≥130J，NDTT≤-80℃。
附图说明
具体实施方式
[0017] 实施例1
[0018] 钢坯的化学成分重量百分比包括，C：0.081％，Si：0.22％，Mn：0.84％，P：0.007％，S：0.0041％，B：0.001％，Ni：4.78％，Cr：0.74％，Mo：0.62％，V：0.050％，其余为Fe和不可避免杂质。
[0019] 1、
冶炼及
锻造：利用500Kg
真空冶炼炉炼钢，浇铸完成后锻造为175mm钢坯；
[0020] 2、加热制度：加热至1200℃，保温3h；
[0021] 3、轧制工艺：轧制过程分为两个阶段，再结晶区轧制和未再结晶区轧制：再结晶区阶段轧制开轧温度为1087℃，共轧制4道次至中间坯待温厚度60mm；待温至870℃进行未再结晶区轧制，终轧温度817℃，共轧制5道次至目标厚度20mm；
[0022] 4、轧后冷却工艺：轧后空冷至室温；
[0023] 5、热处理工艺：淬火温度900℃保温50min后水淬，回火温度650℃保温60min，出炉空冷；
[0024] 对本实施例的800MPa级船舶用钢进行力学性能检测，力学性能为：屈服强度847MPa、抗拉强度913MPa、断后延伸率20.0％，-20℃横向冲击功：227J、210J、217J，-84℃横向冲击功：139J、177J、178J，-80℃落锤实验结果表明裂纹源焊道形成的裂纹未扩展到受拉面的棱边，落锤性能合格。
[0025] 实施例2
[0026] 钢坯的化学成分按重量百分比含量包括，C：0.078％，Si：0.21％，Mn：0.69％，P：0.007％，S：0.0041％，B：0.0006％，Ni：4.5％，Cr：0.667％，Mo：0.527％，V：0.043％，其余为Fe和不可避免杂质。
[0027] 冶炼及锻造、加热制度同实施例1。
[0028] 轧制工艺：轧制过程分为两个阶段，再结晶区轧制和未再结晶区轧制：再结晶区阶段轧制开轧温度为1057℃，共轧制4道次至中间坯待温厚度60mm；待温至860℃进行未再结晶区轧制，终轧温度810℃，共轧制5道次至目标厚度20mm；
[0029] 轧后冷却工艺：轧后水冷至450℃，冷却速度12℃/s，然后空冷至室温；
[0030] 热处理工艺：淬火温度900℃保温50min后水淬，回火温度640℃保温60min，出炉空冷；
[0031] 对本实施例的800MPa级船舶用钢进行力学性能检测，力学性能为：屈服强度912MPa、抗拉强度953MPa、断后延伸率17.0％，-20℃横向冲击功：203J、202J、195J，-84℃横向冲击功：163J、142J、150J，-80℃落锤实验结果表明裂纹源焊道形成的裂纹未扩展到受拉面的棱边，落锤性能合格。
[0032] 实施例3
[0033] 钢坯的化学成分按重量百分比含量包括，C：0.076％，Si：0.20％，Mn：0.83％，P：0.007％，S：0.0044％，B：0.0003％，Ni：4.83％，Cr：0.73％，Mo：0.521％，V：0.039％，其余为Fe和不可避免杂质。
[0034] 冶炼及锻造、加热制度同实施例1；
[0035] 轧制工艺：轧制过程分为两个阶段，再结晶区轧制和未再结晶区轧制：再结晶区阶段轧制开轧温度为1050℃，共轧制3道次至中间坯待温厚度85mm；待温至850℃进行未再结晶区轧制，终轧温度820℃，共轧制3道次至目标厚度40mm；
[0036] 轧后冷却工艺：轧后空冷至室温；
[0037] 热处理工艺：淬火温度910℃保温100min后水淬，回火温度620℃保温120min，出炉空冷；
[0038] 对本实施例的800MPa级船舶用钢进行力学性能检测，力学性能为：屈服强度899MPa、抗拉强度942MPa、断后延伸率19.0％，-20℃横向冲击功：187J、195J、202J，-84℃横向冲击功：147、153、159J，-80℃落锤实验结果表明裂纹源焊道形成的裂纹未扩展到受拉面的棱边，落锤性能合格。
