本发明的第一个方面提供一种高强度高彰j性低屈强比钢,所述的化学成分包含: C: 0.05~0.12wt%、 Si: 0.15〜0.50wt%、 Mn: 1.0~1.5wt%、 P£0.025wt%、 S^).015wt%、 Cu: 0.20-0.50 wt%、 NiSO.25 wt%、 Nb: 0.015-0.05 wt%、 V: 0,015~0.045wt%、 Ti: 0.010-0.050 wt%、 Cr^0.55wt%、 Mo^O.30 wt%、 Al: 0.015-0.05 wt%、余量为Fe及不 可避免的杂质。
本发明的第二个方面提供一种高强度高韧性低屈强比钢板,所述钢板以上述髙强 度高韧性低屈强比钢制成,其化学成分包含:C: 0.05~0.12wt%、 Si: 0.l5〜0.50wt%、 Mn: 1.0~1.5wt%、 PS0.025wt%、 SS0.015 wt%、 Cu: 0.20-0.50 wt%、 Ni^0.25 wt%、 Nb: 0.015-0.05 wt%、 V: 0.015~0.045wt%、 Ti: 0.010-0.050 wt%、 0^0.55 wt%、 MoS0.30 wt%、 Al: 0.015-0.05 w恢、余量为Fe及不可避免的杂质。
下面,对本发明髙强度高韧性低屈强比钢及以该钢种制成的钢板的化学成分作用 作详细叙述。
C:
碳是钢中有效的强化元素,它不仅可以溶入基体组织的间隙内起到固溶强化
的作用,而且常与碳化物形成元素等结合,形成细小的碳化物析出粒子,起到析出强
化和细晶强化的作用,本发明的碳含量最好不伥于0.05wt%,但是考虑到碳含量过高 将会恶化钢材的焊接性和冷成型性,因此碳含量尽量不超过0.12%wt。
Si:
硅是炼钢脱
氧的必要元素之一,而且Si通过固溶强化方式可以提高钢的强度, 但Si含量过高会恶化钢的焊接性能以及冷成型性能,本发明钢中硅含量的适宜范围为 0.15~0.5wt%。
5Mil:锰也是炼钢脱氧的必要元素之一,且Mn成本低廉,是提高强度的有效元素, 此外,Mn是扩大奥氏体区的元素,可降低
过冷奥氏体的转变温度,是控制钢组织中 相比例的有效元素之一,但Mn含量过髙对钢的焊接性能有不利影响,因此本发明控 制锰的含量最好在1.0"1.5wt^之间。
Al:
铝是有效脱氧元素之一,而且可形成氮化物来细化晶粒,本发明的铝含量最 好控制在0.015-0.05 wt免之间。
P、 S:硫和磷是钢中的有害杂质元素,含量过高会恶化钢的韧塑性、冷成型性和 焊接性,另外,将会大大恶化钢板厚度方向的性能,因此应尽量降低钢中的硫、磷含 量,本发明中控制P含量S0.025wt^、 S含量^0.015wt^。
Nb:铌是强碳氮化合物形成元素,通过在轧后冷却过程中析出碳氮化合物,产生 细晶强化和析出强化作用来提高钢的强度,此夕卜,铌是提高奥氏体再结晶温度的元素, 可在较高的温度下实现非再结晶区轧制,从而可使轧件在较高的温度下完成轧制变形, 同时保留部分加工硬化作用,产生位错强化效果,本发明钢中Nb含量--般控制为 0.015陽0.05w恢。
Ti:
钛是一种强烈的碳氮化物形成元素,其碳氮化物具有较高的熔点,对加热时奥 氏体晶粒的长大有阻碍作用。而且在轧后冷却过程中的析出将提髙钢的屈服强度,另 一方面,钢中的TiN或TiC粒子能显著阻止焊接热影响区的晶粒长大,从而改善其焊 接接头的力学性能,本发明钢中Ti含量最好控制在0.01-0.03wt免之间。
V:
钒是强碳氮化合物形成元素,且钒的碳化物固溶温度相对较低,本发明钢在强 冷结束后的空冷阶段仍有一定的析出,进而提高本发明钢的强度,但V含量较高时将 明显恶化钢的低温韧性,尤其是焊接热影响区的韧性,因此,V含量一般控制为 0.015-0.045wt%。
MO:钼能够有效提高钢的淬透性,抑制多边形铁素体和珠光体的产生,促进在较 大冷却速度范围内形成晶内有大量位错分布的铁素体或贝氏体,产生
相变强化和位错
强化作用。在髙强度低
合金钢中,钢板的强度随Mo含量的增加而显著提高,但Mo 成本较髙,且会引起钢可焊性降低,因而Mo含量一般不超过0.3Wt免。
Cr:铬也是提高钢淬透性的元素,能够抑制多边形铁素体和珠光体的形成,促进 贝氏体或
马氏体转变,从而使钢的强硬度增加,但Cr含量过高将影响钢的韧性,并引 起回火脆性,本发明钢中的Cr含量最好不超过0.55wt免。
Cu:
铜既不溶于钢基体内,也不形成化合物,通常以细小析出粒子状态存在于钢 中,产生析出强化作用,它不仅可以提高钢的强度,而且还可提高钢材的耐大气
腐蚀性能,但Cu含量高时将引起钢坯加热或热轧过程中产生裂纹,恶化钢板表面性能, 本发明钢中Cu含量控制在S0.50wt免。
Ni:镍是扩大奥氏体区的元素,使钢的冷却转变温度降低,从而达到细化转变组 织的作用,实现提高钢强硬度的同时提髙其低温韧性,Ni还可以防止含Cu钢产生表 面裂纹的倾向,但Ni为贵重元素,故Ni含量一般控制在0.05-0.3wt呢之间。
本发明的第三个方面提供所述高强度髙韧性低屈强比钢板的制造方法,该方法包 括
冶炼、
铸坯、加热、轧制和冷却工序,其中在所述轧制工序中,精轧开始温度为 850~诉0",终轧温度为820~950'C;在所述冷却工序中,采用
水冷,终冷温度为350~650 。C。
在一个优选实施方式中:所述加热工序中的加热温度为1150~125(TC。 在另一个优选实施方式中:在所述冷却工序中,水冷的速度为10~40'C/s。
本发明的有益效果为:
(1) 合金元素含量少,成本较低;
(2) 本发明钢采用控轧控冷工艺进行生产,无需轧后二次临界区淬火回火,生产 工艺简单,易于生产操作;
(3) 本发明的钢板的屈服强度^460Pa,屈强比《0.80,同时具有良好的低温冲 击韧性和焊接性,能够满足高层建筑对低屈强比高强钢的要求。
以下用
实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方 式的描述,并不对本发明的范围有任何限制。 实施例l
按表2所示的化学成分采用
真空炉冶炼成钢坯,将
板坯加热到1150'C,精轧开始 温度为850-980X:,终轧温度为830'C ,成品板厚20mm,轧后快速水冷,冷却速度35匸/s, 终冷温度420'C,随后空冷。
实施例2
实施方式同实施例l,其中加热温度1250'C,终轧温度920'C,冷却速度22'C/s, 终冷温度530"。
7实施例3
实施方式同实施例l,其中加热温度120CTC,终轧温度880'C,冷却速度25'C/s, 终冷温度540匸。
实施例4
实施方式同实施例l,其中加热温度1180'C,终轧温度900'C,冷却速度12'C/s, 终冷温度600°C 。
表2本发明实施例l-4钢的化学成分(wt%)
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试验例
对本发明实施例l"4的钢板进行力学性能测试,测试结果表3。表3本发明实施例l-4钢板的力学性能table see original document page 9
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