一种低屈强比890MPa级高强Q&P钢及其生产方法与流程

一种低屈强比890mpa级高强q＆p钢及其生产方法
技术领域
1.本发明涉及钢铁材料技术领域，尤其涉及一种低屈强比890mpa级高强q&p钢及其生产方法。


背景技术：

2.高强钢板被广泛应用于机械、矿山、海洋、桥梁等领域，作为结构材料的高强钢除了需要高强度，根据应用场景的差异还需要具备高低温韧性、低屈强比等性能。目前常用的提高钢材性能的技术包括高洁净钢冶金技术、低成本高性能微合金化技术、tmcp技术、中厚板离线/在线热处理强化技术等。
3.对于强度级别较高的中厚板，多采用传统调质热处理工艺(淬火+高温回火)生产性能稳定性和均匀性更高的结构用钢板。传统调质热处理工艺虽然具有良好的强韧性，但屈强比偏高(＞0.95)。为了降低屈强比，目前多采用淬火+两相区二次淬火+回火(qlt)工艺，但生产工艺环节较为复杂，且较难达到高强韧性与低屈强比的结合。
4.公开号为cn108914006的中国发明专利公开了一种厚度方向性能优良的超高强度调质板及其制造方法，通过合金成分设计结合控轧控冷与传统调质热处理工艺，可获得常温下的屈服强度reh≥890mpa，抗拉强度rm≥940mpa，断后伸长率a在15％～20％，-40℃温度下冲击功kv2≥100j。但该高强钢的屈强比均大于0.94，不利于工程上的应用。
5.公开号为cn110331334的中国发明专利公开了一种屈服强度≥890mpa级耐腐蚀海洋工程用钢及其生产方法，通过re、sn、mg、ca等元素的添加获得良好的耐蚀性，并通过传统调质热处理工艺使得屈服强度大于890mpa。但采用调质工艺的屈强比依旧较高。
6.公开号为cn105950997的中国发明专利公开了一种高韧性高强度厚板及其生产方法，采用淬火+亚温淬火+回火工艺对轧制的钢板进行热处理，获得屈服强度≥1200mpa，屈强比≤0.85。但断后伸长率≥12％，-40℃冲击功≥65j。但韧塑性不高，且含碳量大于0.2％，其缺点是不利于焊接。
7.公开号为cn109536850的中国发明专利公开了一种高强韧低屈强比厚钢板及其生产工艺，采用控轧控冷结合一次淬火+两相区二次淬火+回火热处理工艺，获得屈服强度≥800mpa，屈强比≤0.93，-50℃冲击功≥200j，伸长率≥18％，断面收缩率≥70％。但缺点是屈服强度低于890mpa。
8.公开号为cn111945076的中国发明专利公开了一种汽车用980mpa级贝氏体基q&p钢及生产方法，通过成分设计结合q&p热处理工艺，在淬火后直接进入过时效阶段，获得抗拉强度980mpa以上，屈服强度700～780mpa，延伸率19～22％。但屈服强度较低且厚度较薄，没有低温韧性数据，仅适用于汽车板领域。
9.q&p热处理工艺使室温下钢能够获得由马氏体和残余奥氏体构成的微观组织，从而获得较高的强度和塑性及韧性，同时具有低的屈强比，即获得了良好的综合力学性能。目前已在汽车板领域获得大量成功应用，且理论发展较为完善。但该理论在厚板中应用较少，理论研究国内处于空白，亟需开展相关研究。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种低屈强比890mpa级高强q&p钢及其生产方法，克服现有技术的不足，适用于10～20mm厚板，通过合金成分设计、控轧控冷与离线盐浴两步法q&p热处理工艺，控制相组成以获得高强度、高低温韧性与较低的屈强比。
11.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
12.技术方案之一：一种低屈强比890mpa级高强q&p钢，该钢板的成分按质量百分数为：c≤0.1％、si 0.4～0.6％、mn 1.4～1.8％、cr 0.4～0.8％、ni 0.6～1.0％、mo 0.2～0.6％、nb0.02～0.08％、v 0.02～0.08％、ti 0.01～0.03％、al 0.01～0.05％、cu 0.8～1.5％，余量为fe和不可避免杂质。
13.技术方案之二：一种低屈强比890mpa级高强q&p钢的生产方法，包括熔炼、浇铸、其特征在于：具体制备步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温度
14.≥1150℃，除鳞后第一阶段6～7道次轧制，中间坯待温至890～920℃后，进行第二阶段6～7道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至400～420℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行热处理：完全奥氏体化温度为900～920℃，盐浴淬火温度为200～250℃，盐浴配分温度为400～450℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢。
15.所述成品低屈强比890mpa级高强钢的显微组织为回火板条马氏体，屈服强度≥890mpa，屈强比≤0.87，伸长率≥15％，-40℃冲击功≥100j。
16.本发明合金成分设计较复杂，合金含量较高，且加入了多种微合金元素。以下对本发明的低屈强比890mpa级高强钢中所含主要合金组分的作用及用量的选择进行具体分析说明：
17.c：c通过固溶强化提高钢板强度，含量过低则强度较低，含量过高则降低焊接性能与低温韧性。故本发明中c含量小于0.1％。
18.si：si通过固溶强化提高钢板强度，但是si含量过高会产生大尺寸夹杂物，从而降低焊接性能与低温韧性。故本发明中si含量在0.4～0.6％。
19.mn：mn能够提高钢板的淬透性，并通过固溶强化提高钢板强度，但mn含量过高会降低焊接性能与低温韧性，故本发明中mn含量在1.4～1.8％。
20.cr：cr能够提高钢板的淬透性，并通过固溶强化提高钢板强度。故本发明中cr含量在0.4～0.8％。
21.ni：ni能够提高钢板的淬透性，也能提高钢板的强度与低温韧性。故本发明中ni含量在0.6～1.0％。
22.mo：mo能够提高钢板的淬透性，并通过细化晶粒提高钢板强度。故本发明中mo含量在0.2～0.6％。
23.cu：cu能够提高钢板的淬透性，并通过沉淀强化提高强度，还能提高钢板的耐蚀性能，故本发明中cu含量在0.8～1.5％。
24.nb、v、ti、al：在钢中加入微量nb、v、ti、al可形成弥散的纳米级析出相，通过沉淀强化提高强度。nb和ti的纳米级析出相可通过细化晶粒提高强度与低温韧性。但过高的ti含量会导致大尺寸tin颗粒产生，降低钢的低温韧性。故本发明中nb和v含量在0.02～0.08％，ti含量在0.01～0.03％，al含量在0.01～0.05％。
25.在轧制工艺上，本发明采用两阶段控轧控冷工艺。通过控制两阶段压下量与中间坯待温温度，促进再结晶，避开混晶区，从而获得细小均匀组织。轧后采用水冷+空冷方式冷却至室温，控制晶粒尺寸，提高钢板强度。
26.在热处理工艺上，本发明采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺。通过淬火与配分两步工艺，在保证强度的基础上，形成多相组织以降低屈强比。通过控制淬火温度与配分温度，调整钢的相组成，从而获得高强度、高低温韧性与较低的屈强比。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.1)本发明成分设计通过添加适量nb、v、ti、al、cu，在钢中形成大量弥散细小的纳米相，通过细晶强化与析出强化提高强度与韧性，制得钢板的-40℃冲击功≥100j。
29.2)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺，通过淬火与配分两步工艺，在保证强度的基础上，形成存在强度差异的回火板条马氏体组织以降低屈强比。通过控制淬火温度与配分温度，调整钢的软硬相组成，结合微合金析出相的强化，获得高强度、高低温韧性与较低的屈强比，在钢板的c含量小于0.1％的前提下，可实现屈服强度≥890mpa，屈强比≤0.87。
附图说明
30.图1为实施例1中低屈强比890mpa级高强钢的显微组织；
31.图2为实施例2中低屈强比890mpa级高强钢的显微组织；
32.图3为实施例3中低屈强比890mpa级高强钢的显微组织；
33.图4为实施例4中低屈强比890mpa级高强钢的显微组织；
34.图5为实施例5中低屈强比890mpa级高强钢的显微组织；
具体实施方式
35.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
36.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以无数种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
38.本发明低屈强比890mpa级高强q&p钢，其化学成分按质量百分数为：c≤0.1％、si 0.4～0.6％、mn 1.4～1.8％、cr 0.4～0.8％、ni 0.6～1.0％、mo 0.2～0.6％、nb 0.02～0.08％、v0.02～0.08％、ti 0.01～0.03％、al 0.01～0.05％、cu 0.8～1.5％，余量为fe和不可避免杂质。
39.本发明低屈强比890mpa级高强q&p钢，其生产方法如下：具体轧制和热处理步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温度≥1150℃，除鳞后第一阶段6～7道次轧制，中间坯待温至890～920℃后，进行第二阶段6～7道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至400～420℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行
热处理：完全奥氏体化温度为900～920℃，盐浴淬火温度为200～250℃，盐浴配分温度为400～450℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢。其厚度为15mm。其屈服强度≥890mpa，屈强比≤0.87，伸长率≥15％，-40℃冲击功≥100j。其显微组织为回火板条马氏体，钢板的显微组织如图1～5所示。
40.实施例1
41.钢板的化学成分按质量百分数为：c 0.093％、si 0.51％、mn 1.55％、cr 0.54％、ni 0.81％、mo 0.22％、nb 0.054％、v 0.053％、ti 0.02％、al 0.03％、cu 1.43％，余量为fe和不可避免杂质。
42.实施例1轧制和热处理步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温度1150℃，除鳞后第一阶段6道次轧制，中间坯待温至900℃后，进行第二阶段7道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至400℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行热处理：完全奥氏体化温度为900℃，盐浴淬火温度为250℃，盐浴配分温度为400℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢，力学性能见表1，钢板的典型显微组织照片如图1所示，显微组织为回火板条马氏体。
43.实施例2
44.钢板的化学成分按质量百分数为：c 0.091％、si 0.5％、mn 1.58％、cr 0.52％、ni 0.85％、mo 0.24％、nb 0.05％、v 0.051％、ti 0.018％、al 0.032％、cu 1.4％，余量为fe和不可避免杂质。
45.实施例2轧制和热处理步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温度1150℃，除鳞后第一阶段6道次轧制，中间坯待温至890℃后，进行第二阶段6道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至400℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行热处理：完全奥氏体化温度为900℃，盐浴淬火温度为200℃，盐浴配分温度为400℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢，力学性能见表1，钢板的典型显微组织照片如图2所示，显微组织为回火板条马氏体。
46.实施例3
47.钢板的化学成分按质量百分数为：c 0.093％、si 0.48％、mn 1.5％、cr 0.57％、ni 0.91％、mo 0.25％、nb 0.052％、v 0.05％、ti 0.022％、al 0.025％、cu 1.35％，余量为fe和不可避免杂质。
48.实施例3轧制和热处理步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温度1150℃，除鳞后第一阶段7道次轧制，中间坯待温至900℃后，进行第二阶段6道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至400℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行热处理：完全奥氏体化温度为900℃，盐浴淬火温度为250℃，盐浴配分温度为450℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢，力学性能见表1，钢板的典型显微组织照片如图3所示，显微组织为回火板条马氏体。
49.实施例4
50.钢板的化学成分按质量百分数为：c 0.09％、si 0.48％、mn 1.49％、cr 0.5％、ni 0.81％、mo 0.44％、nb 0.055％、v 0.053％、ti 0.017％、al 0.03％、cu 0.8％，余量为fe和不可避免杂质。
51.实施例4轧制和热处理步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温
度1160℃，除鳞后第一阶段7道次轧制，中间坯待温至910℃后，进行第二阶段6道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至400℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行热处理：完全奥氏体化温度为920℃，盐浴淬火温度为250℃，盐浴配分温度为450℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢，力学性能见表1，钢板的典型显微组织照片如图4所示，显微组织为回火板条马氏体。
52.实施例5
53.钢板的化学成分按质量百分数为：c 0.088％、si 0.45％、mn 1.68％、cr 0.42％、ni 0.75％、mo 0.53％、nb 0.035％、v 0.061％、ti 0.013％、al 0.042％、cu 0.89％，余量为fe和不可避免杂质。
54.实施例5轧制和热处理步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温度1160℃，除鳞后第一阶段7道次轧制，中间坯待温至890℃后，进行第二阶段7道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至420℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行热处理：完全奥氏体化温度为920℃，盐浴淬火温度为200℃，盐浴配分温度为450℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢，力学性能见表1，钢板的典型显微组织照片如图5所示，显微组织为回火板条马氏体。
55.表1本发明中实施例1～5制备的高强韧低屈强比厚钢板力学性能
[0056][0057]
注：按照gb/t 228.1-2010试验标准，拉伸试样采用标距为的棒状试样，取样位置为纵向取样；按照gb/t 229-2007试验标准，夏比冲击试样尺寸为10
×
10
×
55mm，取样位置为纵向取样。
[0058]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种低屈强比890mpa级高强q&p钢，其特征在于，该钢板的化学成分按质量百分数为：c≤0.1％、si 0.4～0.6％、mn 1.4～1.8％、cr 0.4～0.8％、ni 0.6～1.0％、mo 0.2～0.6％、nb 0.02～0.08％、v 0.02～0.08％、ti 0.01～0.03％、al 0.01～0.05％、cu 0.8～1.5％，余量为fe和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的一种低屈强比890mpa级高强q&p钢，其特征在于，所述钢板的屈服强度≥890mpa，屈强比≤0.87，伸长率≥15％，-40℃冲击功≥100j。3.根据权利要求1所述的一种低屈强比890mpa级高强q&p钢，其特征在于，所述钢板的成品厚度为15mm，显微组织为回火板条马氏体。4.一种低屈强比890mpa级高强q&p钢的生产方法，其特征在于：具体轧制和热处理步骤为：1)采用两阶段轧制工艺对厚板坯进行轧制：开轧温度≥1150℃，除鳞后第一阶段6～7道次轧制，中间坯待温至890～920℃后，进行第二阶段6～7道次轧制，终轧温度≥850℃；2)轧后水冷至400～420℃，再空冷至室温；3)采用离线盐浴两步法q&p热处理工艺对热轧板进行热处理：完全奥氏体化温度为900～920℃，盐浴淬火温度为200～250℃，盐浴配分温度为400～450℃，最后水冷至室温，得到低屈强比890mpa级高强q&p钢。5.根据权利要求4所述的一种低屈强比890mpa级高强q&p钢的生产方法，其特征在于：热轧态钢板的抗拉强度≥1050mpa，伸长率≥16％。6.根据权利要求4所述的一种低屈强比890mpa级高强q&p钢的生产方法，其特征在于，所述盐浴淬火温度为200～250℃。7.根据权利要求4所述的一种低屈强比890mpa级高强q&p钢的生产方法，其特征在于，所述盐浴配分温度为400～450℃。

技术总结
本发明提供了一种低屈强比890MPa级高强Q&P钢及其生产方法，厚板的化学成分按质量百分比为：C≤0.1%、Si 0.4~0.6%、Mn 1.4~1.8%、Cr 0.4~0.8%、Ni 0.6~1.0%、Mo 0.2~0.6%、Nb 0.02~0.08%、V 0.02~0.08%、Ti 0.01~0.03%、Al 0.01~0.05%、Cu 0.8~1.5%，余量为Fe和不可避免杂质。该生产工艺是在采用上述成分的基础上，采用控轧控冷与离线盐浴Q&P热处理工艺，制备出厚15mm的低屈强比890MPa级高强钢。控轧控冷工艺采用两阶段轧制，轧后水冷至400~420℃，再空冷至室温。本发明低屈强比890MPa级高强钢板的屈服强度≥890MPa，屈强比≤0.87，伸长率≥15%，-40℃冲击功≥100J。本发明优点在于采用盐浴Q&P热处理工艺可以获得高强度、高低温韧性与较低屈强比的良好综合性能匹配。低屈强比的良好综合性能匹配。低屈强比的良好综合性能匹配。


技术研发人员：郭呈宇 代春朵 张弛 孙美慧 侯华兴 张哲 刘文月 李江文 杨颖
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/9/6