发明内容
本发明的目的是提供一种100mm厚临氢钢板,以提高钢板的强度和冲击韧性。
本发明的另一目的是提供一种100mm厚临氢钢板的制备方法,以提高钢板的焊接性能,并缩短热处理时间,提高热处理的效率。
为了实现以上目的,本发明100mm厚临氢钢板所采用的技术方案是:一种100mm厚临氢钢板,是由以下重量百分比的组分制备而成:C:0.10-0.20%,Si:0.13-0.43%,Mn:0.37-0.73%,P≤0.012%,S≤0.01%,Ni≤0.2%,Cr:0.75-1.25%,Cu≤0.2%,Mo:0.43-0.62%,余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的组分为:C:0.13-0.15%,Si:0.26-0.27%,Mn:0.49-0.53%,P≤0.01%,S≤0.01%,Ni:0.10-0.11%,Cr:0.94-0.97%,Cu:0.08-0.12%,Mo:0.45-0.47%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的100mm厚临氢钢板的制备方法,包括冶炼、浇铸、加热、轧制、热处理,其中热处理工艺如下:
1)正火:正火温度:920-940℃,总加热时间2.5min/mm,返红温度:400-410℃;正火后采用水冷,水冷参数∶上下集管水比1∶3,冷却辊速7m/min;
2)回火:回火温度:700-710℃,回火时间2.5min/mm,自然空冷。
本发明100mm厚临氢钢板的成分中,C对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能具有显著影响,为改善钢的低温韧性、焊接性能和耐腐蚀能力;Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂,Si和Mo、Cr等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,但若超过0.5%时,会造成钢的韧性下降,降低钢的焊接性能;Mn能增加钢的韧性、强度和硬度,提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能,且价格低廉;Ni能提高钢的强度,同时也增强钢的塑性和韧性,在本发明的钢中Ni含量不高于0.20%;Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性,同时降低钢的塑性和韧性,Cr元素是本发明钢板中主要的合金元素;Cu与Ni共存,产生析出相Ni3Cu对钢的高温蠕变性能有利;Mo存在于钢的固溶体和碳化物中,有固溶强化作用,并可提高钢的淬透性;P和S在一般情况下都是钢中的有害元素,会增加钢的脆性,P使钢的焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏,S降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时会造成裂纹,因此应尽量减少P和S在钢中的含量。
本发明的100mm厚临氢钢板经热处理后,各项力学性能达到标准要求,其中冲击韧性较好,在0℃下横向冲击功高于标准下限数倍,而且热处理工艺中正火和回火的处理时间大大缩短,有效的降低了加热时能源的消耗,同时冷却时提高了冷却辊的速度,提高了热处理的效率。
具体实施方式
实施例1
本实施例的100mm厚临氢钢板是由以下重量百分比的组分制备而成:C:0.10%,Si:0.13%,Mn:0.37%,P:0.007%,S:0.004%,Ni:0.08%,Cr:0.75%,Cu:0.06%,Mo:0.43%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的100mm厚临氢钢板的制备方法如下:
1)冶炼工艺:将含有上述元素的钢水先经电炉冶炼,再送入LF精炼炉精炼,并喂入Al线,加入SiCa块,然后在VD炉中进行真空处理;
2)浇铸工艺:真空破坏后在1555℃进行浇铸;
3)加热工艺:钢锭温送、温清、温装,装钢前晾炉30分钟,焖钢1小时,确保钢锭与加热炉的温度一致;采用低速烧钢,1000℃以下升温速度为120℃/h,最高加热温度为1250℃,保温时间为2小时;
4)轧制工艺:采用II型控轧工艺,第一阶段为奥氏体再结晶阶段,开轧温度1150℃,终轧温度950℃,累计压下率为70%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度930℃,终轧温度900℃,累计压下率为50%;
5)水冷工艺:经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行冷却,返红温度为680℃;
6)热处理工艺:
正火:正火温度:920℃,总加热时间2.5min/mm,返红温度:400℃;正火后采用水冷,水冷参数∶上下集管水比1∶3,冷却辊速7m/min;
回火:回火温度:700℃,回火时间2.5min/mm,自然空冷。
实施例2
本实施例的100mm厚临氢钢板是由以下重量百分比的组分制备而成:C:0.20%,Si:0.43%,Mn:0.73%,P:0.009%,S:0.005%,Ni:0.2%,Cr:1.25%,Cu:0.2%,Mo:0.62%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的100mm厚临氢钢板的制备方法同实施例1,其别在于:正火温度为930℃,回火温度为705℃。
实施例3
本实施例的100mm厚临氢钢板是由以下重量百分比的组分制备而成:C:0.15%,Si:0.27%,Mn:0.53%,P:0.005%,S:0.002%,Ni:0.11%,Cr:0.97%,Cu:0.12%,Mo:0.47%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的100mm厚临氢钢板的制备方法同实施例1,其别在于:正火温度为940℃,回火温度为710℃。
实施例4
本实施例的100mm厚临氢钢板是由以下重量百分比的组分制备而成:C:0.13%,Si:0.26%,Mn:0.49%,P:0.008%,S:0.004%,Ni:0.10%,Cr:0.94%,Cu:0.08%,Mo:0.45%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的100mm厚临氢钢板的制备方法同实施例1,其别在于:正火温度为940℃,回火温度为710℃。
模拟焊接性能试验:本发明的100mm厚临氢钢板在正火和回火后分别进行试样模拟焊接试验,其参数为:最大模拟焊接MAX.PWHT:690±10×18h(0~+2)h,最小模拟焊(Min.PWHT):690±10×6h(0~+2)h。
本发明对实施例1-4中的100mm厚临氢钢板,在正火处理后进行试样最大模拟焊接试验,其力学性能如表1所示:
表1
表1中冲击功为1/4处进行的横向冲击,缺口为V形。
从上表可以看出,本发明的100mm厚临氢钢板在正火处理后进行最大模拟焊,其屈服强度高于标准100MPa左右,拉伸强度居标准中线,冲击功在150-200J之间,个别冲击低于100J,整体性能良好。从上表中,拉伸性能无论是1/2处还是1/4处基本相同,由此说明正火加热和冷却充分,通过下道工序高温度回火可进一步改善冲击韧性。
本发明对实施例1-4中的100mm厚临氢钢板,在回火处理后进行模拟焊接试验,其力学性能如表2所示:
表2
表2中冲击功为1/4处0℃横向冲击,缺口为V形。
表2中屈服强度高于标准100MPa以上,强度偏中上线,冲击功良好,单值个别点低可能受冲击试样的夹杂有关。回火态冲击功相比正火态有所的提升,说明在高温回火后改善了钢板的冲击韧性。