一種355MPa級低溫抗碰撞im电竞网址及制造方法與流程

文檔序號:24942225發布日期:2021-05-04 12:43
一種355MPa級低溫抗碰撞im电竞网址及制造方法與流程
本發明涉及船用抗碰撞高強韌im电竞网址
技術領域
,尤其涉及一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址及制造方法。
背景技術
:近些年來,隨著海上貿易的不斷增加,船舶發生事故的頻率不斷增加。船舶事故中碰撞和擱淺是比較頻繁發生的一類事故,不僅造成巨大的人員和財產損失,而且如果燃料從油輪中泄露出來也將會造成污染海洋環境。因此,對安全性要求較高的船舶,特別是承受碰撞載荷的部位,設計時通常采用添加彈性體的三明治結構設計,或在船側結構中填充泡沫玻璃空心球體,以在碰撞時的反作用力,或者在碰撞性能要求高的位置安裝夾芯板,如lpg船側面船體部位,以提高抗碰撞性能。目前,船舶用鋼不僅要求具有良好的強韌性匹配、優異低溫韌性、易焊接等性能要求,而且特別提出了要求im电竞网址抗碰撞性能(延伸率)。近些年,為了實現汽車輕量化并具有良好的抗碰撞性能,要求汽車鋼同時具備高的強度和延伸率,并積累了大量的研究工作和專利;同樣,隨著對船舶服役安全的重視,對于關鍵部位也開始要求具備高強度、高韌性、高延伸率鋼材,但相關研究和專利數量較少。如:專利cn103147005公布了一種具有良好低溫韌性的tmcp型e36船板及其制造方法,采用低碳成分設計,添加適當的mn含量,通過nb、ti微合金化,并添加少量的mo、ni、cu等貴重合金元素,雖然能夠實現-60℃沖擊功考核,但是其合金成本較高,同時其延伸率低于30%,不能保證im电竞网址受到碰撞后的安全性。如:專利cn110846554a公布了一種具有高延展性的eh32級海洋工程用鋼及im电竞网址制造方法,采用了c-mn鋼的成分設計,并沒有添加抑制奧氏體晶粒長大元素ti,造成焊接熱影響區焊接過程中奧氏體長大,焊接熱影響區韌性顯著降低,不能滿足-60℃沖擊韌性考核要求;并且,其采用三階段軋制工藝,無法實現亞結構的鐵素體含量的控制,有亞結構的鐵素體含量較低時,im电竞网址的強度不足,過高又會影響im电竞网址的低溫韌性。技術實現要素:鑒于上述的分析,本發明旨在提供一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址及制造方法,用以解決現有船用im电竞网址無法在保證im电竞网址優良的低溫韌性和強度的條件下,使im电竞网址具有出色的抗碰撞性能的問題。一方面,本發明提供一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址,所述im电竞网址化學成分以質量百分數計為c:0.07~0.10%、mn:1.0-1.6%、si:0.1-0.15%、s≤0.005%、p≤0.005%、n≤0.003%、ti:0.005-0.01%、als:0.015-0.20%、cu:0.2-0.5%,ni:0.2-0.5%,其余為fe。進一步地,所述im电竞网址的組織特征為鐵素體、珠光體和少量的貝氏體;所述鐵素體組織含量≥80%,所述鐵素體中帶有亞晶結構的鐵素體含量≥15%;所述貝氏體組織含量≤10%;大角度晶界含量≥50%,-100℃沖擊功≥200j,延伸率≥30%,所述大角度晶界為取向差角大于15°的晶粒。進一步地,所述鐵素體平均晶粒尺寸5-10μm,有效晶粒尺寸3-10μm。進一步地,所述im电竞网址解理斷裂單位尺寸≤10μm,斷口纖維率≥80%。進一步地,所述im电竞网址屈服強度≥355mpa,抗拉強度≥490mpa,斷后伸長率≥55%。進一步地,所述im电竞网址焊接熱影響區中m-a組元含量≤2.5%,焊接熱輸入小于50kj/cm時焊接接頭熱影響區的-60℃沖擊功≥50j。進一步地,所述im电竞网址最大厚度規格為60mm。另一方面,本發明提供一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址的制造方法,用于制造上述355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址,包括將連鑄坯加熱到1000~1200℃;第一階段軋制累積變形量≥60%,2-6道次變形量≥20%,軋制速度<1m/s,終軋溫度≥950℃。進一步地,第二階段軋制變形溫度≤tnr℃,道次間隔時間≤10s,累積變形量≥30%;所述tnr為未再結晶溫度,tnr=887+464[c]+363[al]-357[si]+890[ti]+(732[v]-230[v])1/2+(6445[nb]-644[nb]1/2);所述[c]、[al]、[si]、[ti]和[v]分別為c、al、si、ti和v的質量百分數。進一步地,第三階段開軋溫度≤(ar3+40)℃,終軋溫度≥(ar3-40)℃;所述ar3為鐵素體相變溫度,ar3=910-273[c]-74[mn]-56[ni]-16[cr]-9[mo]-5[cu];im电竞网址的冷卻速度為5~15℃/s;所述[c]、[mn]、[ni]、[cr]、[mo]和[cu]分別為c、mn、ni、cr、mo和cu的質量百分數。與現有技術相比,本發明至少可實現如下有益效果之一:(1)本發明合金設計相較于現有技術不含有nb、mo、re等貴重金屬,成本低廉,制造工藝簡單,有利于批量的工業生產。(2)本發明通過調整優化元素組成,建立各元素組成和未再結晶溫度tnr、鐵素體相變溫度ar3之間的公式關系,進行軋制工藝的優化與參數的選擇,實現保證船舶用鋼強度、低溫韌性、易焊接性能的相互匹配的基礎之上,進一步im电竞网址抗碰撞性能(延伸率大于30%、母材-100℃沖擊功≥200j)。(3)本發明通過控制鋼中ti、n、c等主要元素的組成,并且在軋制工藝中采用三階段軋制,通過對各道次變形量的控制和軋制溫度的控制,實現所得im电竞网址鐵素體組織含量≥80%,鐵素體中帶有亞晶結構的鐵素體含量≥15%,貝氏體組織含量≤10%,大角度角度晶界含量≥50%,大角度晶界為取向差角大于15°的晶粒,有效避免了現有技術亞結構的鐵素體含量較低,導致im电竞网址的強度不足,同時又通過軋制工藝參數的選擇和元素組成的設計保持im电竞网址的低溫韌性。本發明中,上述各技術方案之間還可以相互組合,以實現更多的優選組合方案。本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述,并且,部分優點可從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過說明書以及附圖中所特別指出的內容中來實現和獲得。附圖說明附圖僅用于示出具體實施例的目的,而并不認為是對本發明的限制,在整個附圖中,相同的參考符號表示相同的部件。圖1為實施例im电竞网址的母材微觀組織形貌圖。具體實施方式本發明提供了一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址及制造方法,滿足屈服強度≥355mpa、延伸率大于30%、母材-100℃沖擊功≥200j等系列技術指標。為保證im电竞网址優良的低溫韌性和強度的條件下,使im电竞网址具有出色的抗碰撞性能,從關鍵合金元素含量、軋制工藝優化與參數選擇、微觀組織特征控制等幾個方面進行了大量且系統的試驗研究,最終確定了可滿足本發明目的合金元素配比及制備工藝。本發明提供的一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址制造方法,包括以下步驟:采用轉爐按照本發明的成分配比進行冶煉、采用的工藝路線為轉爐→lf→rh-連鑄-控制軋制控制冷卻。冶煉過程中lf和rh的精煉處理時間為10-20min,控制中間包過熱度≤20℃,全程采用保護澆注。為了防止連鑄坯奧氏體晶粒明顯長大,保證得到預期的im电竞网址組織特征、斷口特征,根據本發明成分特點將連鑄坯加熱到1000~1200℃,此時既能保證合金元素的固溶又能保證奧氏體晶粒細化;控軋控冷卻工藝:第一階段軋制累積變形量≥60%,2-6道次變形量≥20%,軋制速度<1m/s,終軋溫度≥950℃;第二階段軋制變形溫度≤tnr℃,道次間隔時間≤10s,累積變形量≥30%,tnr為未再結晶溫度,tnr=887+464[c]+363[al]-357[si]+890[ti]+(732[v]-230[v])1/2+(6445[nb]-644[nb]1/2),其中,[c]、[al]、[si]、[ti]和[v]分別為c、al、si、ti和v的質量百分數;第三階段開軋溫度≤ar3+40℃,終軋溫度≥ar3-40℃,其中ar3為鐵素體相變溫度,ar3=910-273[c]-74[mn]-56[ni]-16[cr]-9[mo]-5[cu];軋制后冷卻的冷卻速度為5~15℃/s,其中,[c]、[mn]、[ni]、[cr]、[mo]和[cu]分別為c、mn、ni、cr、mo和cu的質量百分數。通過關鍵合金元素含量調整、控制第二階段軋制變形溫度和第三階段開軋溫度及終軋溫度,實現im电竞网址組織特征、斷口特征的控制。其中第二階段軋制變形溫度和第三階段開軋溫度及終軋溫度分別基于tnr和ar3確定,而tnr和ar3均由元素的百分含量計算而來,因此,本發明的工藝參數具有區別于其他現有技術的顯著特征,即其鋼鐵的元素組成直接對工藝參數具有量化的影響。需要說明的是,若第三階段開軋溫度高于ar+40℃,奧氏體晶粒中累積的變形帶數量不足,在奧氏體向鐵素體相變過程中鐵素體形核驅動力不足,導致相變形成的晶粒尺寸細化不足;若終軋溫度低于ar3-40℃,終軋時將發生鐵素體相變易形成混晶組織。經過上述工藝流程獲得355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址,im电竞网址最大厚度可達60mm,屈服強度≥355mpa,抗拉強度≥490mpa,-100℃沖擊功≥200j,延伸率≥30%,斷后伸長率≥55%。經過上述工藝流程獲得的355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址的組織特征為鐵素體、珠光體和少量的貝氏體,其中鐵素體組織含量≥80%,鐵素體中帶有亞晶結構的鐵素體含量≥15%,貝氏體組織含量≤10%,大角度角度晶界含量≥50%,大角度晶界為取向差角大于15°的晶粒。需要說明的是:保證一定含量的貝氏體組織有助于提高im电竞网址的強度,過多的貝氏體組織將造成低溫韌性降低;帶有亞晶結果的鐵素體組織能夠提高im电竞网址的強度,如果低于15%則無法保證鋼材足夠的強度;大角度晶界對于提高im电竞网址的低溫韌性具有重要作用,含量低于50%,無法保證鋼材足夠的韌性。因此經過上述工藝流程獲得im电竞网址,具有獨特的組織特征,即鐵素體平均晶粒尺寸5-10μm,有效晶粒尺寸3-10μm;同時具有出色的斷口特征,即解理斷裂單位尺寸≤10μm,斷口纖維率≥80%。具體的,im电竞网址中的焊接熱影響區中m-a組元含量≤2.5%,焊接熱輸入小于50kj/cm時焊接接頭熱影響區的-60℃沖擊功≥50j。本發明355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址中的各合金元素的作用,其中百分符號%代表著質量百分數:(1)c:碳是保證im电竞网址強度的元素,并且將顯著的影響材料的焊接性。c含量低于0.05%,tmcpim电竞网址的強度將降低;當c含量過高時,將降低im电竞网址的低溫韌性和抗碰撞性能。因此,c含量控制在0.07~0.10%。(2)mn:mn固溶于鋼中將提高鋼的強度,mn含量應控制在1.0%以上以保證鋼的強度。mn含量超過2.0%時,一方面將產生中心偏析,使im电竞网址冷卻過程中產生淬硬組織,降低母材低溫韌性和抗碰撞性能。因此,mn含量控制在1.0-1.6%。(3)si:si通常作為煉鋼時的脫氧劑使用,當硅含量低于0.1%時,鋼水易氧化。si也是影響固溶強化和焊接性的元素,si含量應控制在小于0.15%。因此,si含量控制在0.1-0.15%。(4)s和p:s和p是鋼中雜質元素,嚴重損害母材和焊接熱影響區的韌性。因此,硫、磷含量應當分別控制在0.005%以下和0.005%以下。(5)n:n能夠與ti形成tin粒子,抑制板坯再加熱過程中奧氏體晶粒及焊接熱影響區奧氏體晶粒長大,保持斷口纖維率;如果鋼中的n含量較高,將影響材料的低溫韌性和抗碰撞性能。因此n含量應該控制在小于0.003%。(6)ti:與n結合形成tin,抑制板坯在加熱和焊接熱影響區奧氏體晶粒長大。ti含量低于0.005%,不容易發揮上述作用;過量的ti致使tin析出時間降低、溫度升高,對奧氏體晶粒的釘扎作用降低;同時為了防止解理斷裂單位尺寸變大,因此,ti的含量控制在0.005-0.01%。(7)als:als是煉鋼過程中的一種重要脫氧元素,als含量小于0.02%時,難以將氧含量控制在0.004%以下;當als含量較高時,將會形成粗大的al的氧化物夾雜,并聚集成團簇狀,發生煉鋼噴嘴的堵塞,或者作為裂紋源導致低溫韌性和和抗碰撞性能的降低。因此,als含量應控制在0.015-0.20%。(8)cu和ni:cu和ni元素通常進行復合添加。利用cu時效析出提高厚規格im电竞网址的心部強度,利用ni元素提高im电竞网址心部和焊接接頭熱影響區低溫韌性,因此控制其添加量cu:0.2-0.5%,ni:0.2-0.5%。下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例,其中,附圖構成本申請一部分,并與本發明的實施例一起用于闡釋本發明的原理,并非用于限定本發明的范圍。實施例1本發明的一個具體實施例,公開了一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址制造方法。采用轉爐按照本發明的成分配比進行冶煉、采用的工藝路線為轉爐→lf→rh-連鑄-控制軋制控制冷卻。冶煉過程中lf和rh的精煉處理時間為10min,控制中間包過熱度20℃,全程采用保護澆注。將連鑄坯加熱到1100℃;控制控冷卻工藝:第一階段軋制累積變形量60%,2道次變形量32%,3道次變形量20%,軋制速度0.8m/s,終軋溫度950℃;第二階段軋制變形溫度850℃,道次間隔時間10s,累積變形量30%;第三階段開軋溫度780℃,終軋溫度760℃;軋制后冷卻的冷卻速度為10℃/s。實施例2本發明的一個具體實施例,公開了一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址制造方法。采用轉爐按照本發明的成分配比進行冶煉、采用的工藝路線為轉爐→lf→rh-連鑄-控制軋制控制冷卻。冶煉過程中lf和rh的精煉處理時間為15min,控制中間包過熱度15℃,全程采用保護澆注。將連鑄坯加熱到1000℃;控制控冷卻工藝:第一階段軋制累積變形量65%,3道次變形量25%,4道次變形量20%,軋制速度1.0m/s,終軋溫度960℃;第二階段軋制變形溫度850℃,道次間隔時間9s,累積變形量35%;第三階段開軋溫度780℃,終軋溫度750℃;冷卻時冷卻速度為5℃/s。實施例3本發明的一個具體實施例,公開了一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址制造方法。采用轉爐按照本發明的成分配比進行冶煉、采用的工藝路線為轉爐→lf→rh-連鑄-控制軋制控制冷卻。冶煉過程中lf和rh的精煉處理時間為20min,控制中間包過熱度10℃,全程采用保護澆注。將連鑄坯加熱到1200℃;控制控冷卻工藝:第一階段軋制累積變形量60%,2道次變形量≥22%,5道次變形量25%,軋制速度0.9m/s,終軋溫度965℃;第二階段軋制變形溫度850℃,道次間隔時間10s,累積變形量32%;第三階段開軋溫度780℃,終軋溫度750℃;冷卻時冷卻速度為5℃/s。實施例4本實施例公開了一種355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址,其中1#im电竞网址使用實施例1的355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址制造方法進行制造,im电竞网址的母材微觀組織形貌如圖1所示。2#im电竞网址,使用實施例2的355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址制造方法進行制造。3#im电竞网址,使用實施例3的355mpa級低溫抗碰撞im电竞网址制造方法進行制造。本發明所述的高強度im电竞网址實施例4的1#-3#和對比例im电竞网址4#-6#的組成成分列于表1,這些實施例與對比例im电竞网址采用120噸的轉爐冶煉,制備成板厚為10mm~60mm的im电竞网址。表1鋼的化學成分wt.%cmnsitinalscuniar3tnr1#鋼0.081.60.150.0080.00240.050.20.27588962#鋼0.091.60.120.0090.00290.0150.30.37498993#鋼0.081.60.130.0060.00280.100.20.57419194#鋼0.121.50.20.0100.00400.050.02(nb)0.04(v)7669195#鋼0.081.30.20.0120.00300.0450.03(nb)1.0(ni)7369626#鋼0.081.30.20.0130.00350.050.50.08(v)7928761#鋼-6#鋼的具體的連鑄坯再加熱溫度、軋制工藝參數列于表2。表2實施例im电竞网址制備工藝從表中看出,1#鋼-3#鋼im电竞网址的化學成分和制備工藝采用本申請實施例1-3的方案如表1和表2所示,4#鋼-6#鋼生產的im电竞网址化學成分和制備工藝采用表1和表2方案。對實施例im电竞网址和對比例im电竞网址進行取樣,按照gb/t13239-2006標準,采用mtsnew810拉伸試驗機,以3mm/min恒定的夾頭移動速率進行拉伸,測試縱向拉伸性能,取樣位置為im电竞网址1/2處,試驗結果取兩個試樣的平均值。按照gb/t229-2007標準,采用ncs系列500j儀器化擺錘式沖擊試驗機,測試-100℃時v型缺口沖擊功,取樣位置為1/2處,試樣結果為3個試樣的平均值。im电竞网址力學性能見表3。表3im电竞网址力學性能可見,按照本發明制備的試驗鋼,im电竞网址的屈服強度達到355mpa以上,和對比例相比,其力學性能均顯著高于對比例。表4im电竞网址組織特征將上述im电竞网址分別開展30kj/cm埋弧焊焊接試驗。然后根據gb/t229-1994標準,采用ncs系列500j儀器化擺錘式沖擊試驗機,測試了焊接接頭-60℃時v型缺口沖擊功,其結果如表5所示。表5焊接熱影響區沖擊功從表5中可以看出,實施例im电竞网址的焊接熱影響區的-60℃沖擊功均高50j。表6焊接熱影響區m-a組元含量%1#鋼2#鋼3#鋼4#鋼5#鋼6#鋼含量2.01.81.74.05.04.5從表6的數據中可以看出,實施例4-6的m-a組元含量組元含量均小于2.5%,對比例4#鋼-6#鋼的m-a含量復合要求但其母材缺口沖擊功顯著低于實施例1#鋼-3#鋼。以上所述,僅為本發明較佳的具體實施方式,但本發明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本
技術領域
的技術人員在本發明揭露的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3 
再多了解一些
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