專利名稱：一種稀土處理的高強高韌耐蝕鋼板及其制備方法
技術領域：
本發明屬于低合金高強度鋼領域，特別涉及一種稀土處理的高強高韌耐蝕鋼板。
背景技術：
隨著工程機械、煤礦機械向裝備大型化、輕量化、重載荷等方向發展，高強度鋼板用量呈現不斷增加的趨勢，強度級別提高也很快，與此同時，復雜的使用工況環境不僅要求鋼板具有高強高韌性能，還要求鋼板具有良好的耐腐蝕性能。中國專利CN1218115公開了 “銅硼系低碳及超低碳貝氏體高強鋼”，其成分設計上采用超低碳至低碳、低量銅及Nb-Ti-B的復合加入，利用銅硼等元素促使貝氏體相變，同時利用ε -Cu和Nb、Ti復合沉淀析出作用獲取高強度；又如中國專利CN1280206公開了 “一種超低碳微合金高強鋼”，它的具體化學成分為=C 0. 005-0. 015%, Si 0. 10-0. 50%, Mn 1. 0-1. 6%,P ( 0. 030%,S ^ 0. 030%,Nb 0. 02-0. 06%,Ti 0. 005-0. 040%，余為 Fe。它是在普通低碳微合金鋼的基礎上通過適當調整鋼中的C含量并配以合理的工藝手段可使簡單成分系的微合金鋼的屈服強度達到800MPa ；又如中國專利CN101353759A公開了 “屈服強度^OMPa級低裂紋敏感性鋼板及其制造方法”其化學成分為C 0. 005-0. 04%, Si
0.40-0. 70%, Mn :1. 40-1. 85%, Cr 彡 0. 20%, Mo 彡 0. 20%, Cu 彡 0. 30%, Ni 彡 0. 20%, Nb 0. 04-0. 08%、Al 0. 02-0. 06%,Ti 0. 004-0. 030%,B 0. 0005-0. 0020%，采用 TMCP 和控制冷卻技術獲得了強度韌性塑性良好匹配的以貝氏體為主的鋼板。上述公開的鋼種均獲得了以貝氏體為主的基體組織，獲得了高的強度、高的塑性和韌性，不足之處是未涉及鋼的耐腐蝕性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種稀土處理的高強高韌耐蝕鋼板及其制備方法，使鋼板具備良好的耐腐蝕性能。本發明的突出優勢在于通過加入稀土改變夾雜物形態，并使其交流阻抗的極化電阻增大，極化曲線的腐蝕電位正移，降低了腐蝕電流密度，抵制了均勻腐蝕， 顯著改善了鋼的耐蝕性，提高了鋼板的抗HIC和SSC性能。本發明的技術方案本發明的化學成分按重量百分比為C :0. 04-0. 09 %、Si :0. 25-0. 50 %, Mn
1.4-1. 7%,P 彡 0. 020%, S 彡 0. 010%, Cr 彡 0. 45%, Mo 彡 0. 20%, Nb 0. 04-0. 05%, Ti 0. 005-0. 020%,B 0. 0005-0. 0025%, RE ^ 0. 0250%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。本發明的制備方法、主要工藝參數及原理分析如下1、加熱和軋制加熱溫度1180-1220°C，保溫時間為120-180分。采用兩階段控制軋制工藝，在奧氏體再結晶區軋制時，至少有1-2道次壓下率控制在20-40%，在奧氏體未再結晶區軋制時，累積壓下率大于60%，目的是為了保證其在未再結晶區有足夠的變形量，在變形的奧氏體內有更高密度的位錯累計，為鐵素體相變提供更有利的形核條件。較大的變形也有利于Nb的碳氮化合物的析出，由于變形誘導析出的作用，較大的道次變形率將有利于析出物的形成并且使其更加細小和彌散，同時，細小和彌散的析出物及其釘扎作用為鐵素體提供高密度的形核地點并且阻止其長大和粗化，這對于鋼的強度與韌性都起到有利的作用。將終軋溫度控制在未再結晶區的低溫段，同時該溫度區接近相變點Ar3,即終軋溫度為 810-840 0C ο2、冷卻軋制結束后，鋼板進入加速冷卻裝置，按15_27°C /S的速度冷卻至400_550°C。由于鋼板在軋制過程中積累了密度很高的位錯和極高的應變能，高密度的位錯將與Nb的析出物Nb(CN)粒子相互作用，在軋制完成至加速冷卻的空冷(馳豫)過程中，這種相互作用促使在奧氏體晶粒內部形成大量細小的多邊形位錯胞結構，Nb原子在位錯墻上的偏聚以及大量微細Nb(CN)在位錯胞壁上的析出，穩定了這種具有一定取向差的多邊形胞狀結構。同時，一個道次的較大變形具有誘導鐵素體相變的作用，在這種誘導作用下，Ar3點有所提高， 即出現所謂“應變誘導相變”現象，在未再結晶溫度區較大的變形量，將有利于針狀鐵素體的晶內形核，同時會使貝氏體基體上的馬氏體島分布更加均勻彌散，最終得到粒狀或板條狀貝氏體、M/A島、少量針狀鐵素體的整合組織。本發明的有益效果為1、本發明選擇的主要合金元素及其數量在本發明鋼中的作用如下碳(C)碳對鋼的強度、低溫沖擊韌性、焊接性能產生顯著影響。碳含量過低會使 NbC生成量降低，影響控軋效果，也會增大冶煉控制難度，碳含量過高，又會使鋼冷卻過程中貝氏體的生產量減少，因此，本發明設定的最佳碳含量為0. 04-0. 09%。硅(Si)本發明中硅含量控制在0.25-0. 50%，硅主要以固溶強化形式提高鋼的強度，超過0.5%時，會造成鋼的韌性下降。錳(Mn)本發明中錳含量控制在1.4-1.7%，錳的成本低廉，并且錳能促使貝氏體的轉變，其固溶強化作用會使鋼的抗拉強度大幅度上升，因此本發明中把錳作為主要合金元素。硼(B)為了獲得高的強度，加入了成本較低的硼元素來增加鋼的淬透性。硼可用作昂貴合金元素的替代品來促進沿整個鋼板厚度方向上的顯微組織均勻性。硼也可增大鉬和鈮對鋼淬透性的提高作用，因而硼的加入可使低碳當量的鋼獲得高的強度，范圍控制在 0. 0005-0. 0025% ο鉬(Mo)和鉻(Cr)鉬存在于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強化作用，并可提高鋼的淬透性。尤其在含硼鋼中，鉬對淬透性的影響尤為顯著，在相當大的冷卻速度范圍內可獲得全部是貝氏體的組織。當鉬與鈮同時加入時，鉬在控制軋制過程中可增大對奧氏體再結晶的抑制作用，進而促進奧氏體顯微組織的細化。但過多的鉬會損害焊接時形成的熱影響區的韌性，降低鋼的可焊性.鉬價格昂貴，為了降低成本，本發明用鉻替代了部分鉬，鉻含量不超過0. 45%，鉬含量不超過0. 20%。鉻也是提高淬透性的有效元素，同時也可顯著提高鋼的耐腐蝕性能。鈮(Nb)鈮的加入是為了促進鋼材軋制顯微組織的晶粒細化，這可同時提高強度和韌性，存在鉬的條件下，鈮可在控制軋制過程中通過抑制奧氏體再結晶有效地細化顯微組織，并通過析出強化和提高淬透性使鋼得以強化。鋼中含硼的條件下，鈮的共同存在可提高淬透性。微量鈮析出物是保證超低碳貝氏體鋼組織及性能回火穩定性的主要原因。焊接過程中，鈮、硼原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細小的熱影響區組織。鈮、硼等元素有強烈的相互作用，它們的同時加入大幅度改變鋼種的相變溫度，保證貝氏體相變在更低溫度下進行，最終實現超細組織的形成。鈦(Ti)鈦可形成細小的鈦的碳、氮化物顆粒，在板坯再加熱過程中可通過阻止奧氏體晶粒的粗化從而得到較為細小的奧氏體顯微組織。另外，鈦的氮化物顆粒的存在可抑制焊接熱影響區的晶粒粗化。因而，鈦可同時提高基體金屬和焊接熱影響區的低溫韌性。 它可以阻止游離氮由于形成了硼的氮化物而對鋼的淬透性產生的不利影響，含量不超過 0. 02%為宜。稀土(RE)稀土鈰(Ce)的加入，使鋼的內銹層致密，而且與基體的結合力變強，不易脫離，可以阻止大氣中O2和H2O的擴散，從而降低了腐蝕速度。在Mn-Nb系低合金高強度鋼中加入稀土可以顯著改善鋼的冷彎性能、沖擊性能、低溫沖擊韌性和耐磨性，大大改善了鋼的加工性能并提高其使用壽命。2、本發明所述的化學成分配比，大幅度降低C含量，并且以Mn和Cr等元素替代部分Mo和Ni等貴重元素，且合金元素含量少，降低了合金成本。3、本發明所述的化學成分配比，并經過稀土處理后，采取上述工藝可以得到一種屈服強度600MPa以上，抗拉強度700MPa以上，Akv(-20°C ) 120J以上，同時具有良好抗HIC 和SSC腐蝕性能的鋼板。


圖1為本發明實施例1鋼板的金相組織圖。
具體實施例方式以下用實施例對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅僅是對本發明最佳實施方式的描述，并不對本發明的范圍有任何限制。實施例1按表1所示的化學成分冶煉，并澆鑄成鋼錠，將鋼錠加熱至1220°C，保溫150分鐘，在實驗軋機上進行第一階段軋制，開軋溫度為1170°C，至少有1-2道次壓下率控制在 20-40%，當軋件厚度為30mm時，在輥道上待溫至920°C，隨后進行第二階段軋制，終軋溫度為840°C，成品鋼板厚度為12mm。軋制結束后，鋼板進入加速冷卻(ACC)裝置，以25°C /s的速度冷卻至530°C，出水后冷床冷卻。實施例2實施方式同實施例1，其中加熱溫度為1200°C，保溫150分鐘，第一階段軋制的開軋溫度為1160°C，軋件厚度為36mm，第二階段軋制的開軋溫度為910°C，終軋溫度為830°C， 成品鋼板厚度為12mm ；鋼板冷卻速度為25°C /s，終冷溫度為500°C。實施例3實施方式同實施例1，其中加熱溫度為1200°C，保溫150分鐘；第一階段軋制的開軋溫度為1150°C，軋件厚度為36mm ；第二階段軋制的開軋溫度為910°C，終軋溫度為820°C，成品鋼板厚度為12mm ；鋼板冷卻速度為27°C /s，終冷溫度為480°C。表1本發明實施例1-3的化學成分(wt % )
權利要求
1.一種稀土處理的高強高韌耐蝕鋼板，其特征在于，所述鋼板的化學成分按重量百分比為 C 0. 04-0. 09%, Si 0. 25-0. 50%, Mn 1. 4-1. 7%, P ^ 0. 020%, S ^ 0. 010%, Cr 彡 0. 45%,Mo 彡 0. 20%,Nb :0. 04-0. 05%,Ti :0. 005-0. 020%,B :0. 0005-0. 0025%,RE ^ 0. 0250%，余量為！^和不可避免的雜質。
2.一種如權利要求1所述的稀土處理的高強高韌耐蝕鋼板的制造方法，其特征在于 按照權利要求1所述的的化學成分冶煉，并澆鑄成鋼錠，將鋼錠制造成所述鋼板的方法如下1)、加熱和軋制(a)、在加熱過程中，加熱溫度為1180-1220°C，保溫時間為120-180分；(b)、軋制軋制分為第一階段和第二階段軋制第一階段在奧氏體再結晶區軋制，軋制過程中，開軋溫度為1130-1180°C，至少有1-2 道次壓下率控制在20-40% ；第二階段在奧氏體未再結晶區軋制，軋制過程中，累積壓下率大于60%，終軋溫度為 810-840 0C ；2)、冷卻在冷卻過程中，鋼板進入加速冷卻裝置，以15-27°C /s的速度冷卻至400-550°C，出水后空冷。
全文摘要
一種稀土處理的高強高韌耐蝕鋼板及其制備方法，屬于低合金高強鋼領域，其特征是所述鋼板的化學成分按重量百分比為C0.04-0.09％、Si0.25-0.50％、Mn1.4-1.7％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr≤0.45％、Mo≤0.20％、Nb0.04-0.05％、Ti0.005-0.020％、B0.0005-0.0025％、RE(Ce)≤0.0250％，余量為Fe和不可避免的雜質。按上述的的化學成分冶煉，并澆鑄成鋼錠，將鋼錠制造成所述鋼板的方法如下加熱溫度為1180-1220℃，保溫時間為120-180分；第一階段在奧氏體再結晶區軋制，第二階段在奧氏體未再結晶區軋制，終軋溫度為810-840℃；出水后空冷。本發明通過稀土處理，獲得了細化貝氏體為主的基體組織，從而獲得了強度、塑性和韌性的良好匹配，同時鋼板具有良好的抗HIC和SSC腐蝕性能。
文檔編號C22C38/14GK102363856SQ20111028851
公開日2012年2月29日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者張輝, 楊雄, 溫利軍, 王海明 申請人:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司