发明名称 具有优异低温韧性之超高强度的经奥氏体时效处理钢
摘要 一种超高强度、可焊接、低合金钢,当焊接时于底板及热影响区(HAZ)中具有优越之低温韧性,具有高于约830MPa(120ksi)之抗张强度及一显微结构,包括(i)主要细晶粒下贝氏体、细晶粒板条马氏体、细晶粒贝氏体(FGB)、或其混合物,及(ii)最高约10体积百分比之残余奥氏体,其系藉着加热包含铁及特定重量百分比之部分或所有添加剂碳、锰、镍、氮、铜、铬、钼、矽、铌、钒、钛、铝、及硼之钢锭;压缩该锭,以于奥氏体再结晶之温度范围内于一或多程中形成钢板;于低于该奥氏体再结晶温度且高于Ar3转相温度之温度范围内,分一或多程精轧该钢板;经精轧之钢板骤冷至适当之骤冷终止温度(QST);终止骤冷;及或使该钢板实质保持等温于QST一段时间或于空气冷却之前缓缓冷却该钢板,或单纯地以空气将该钢板冷却至环境温度。
申请公布号 TWI226373 申请公布日期 2005.01.11
申请号 TW088121703 申请日期 1999.12.10
申请人 艾克颂物产研究公司 发明人 贝滋荣;纳瓦许马哈.班格鲁;盖伦.沃恩;李格哈文.爱尔
分类号 C21D1/00 主分类号 C21D1/00
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种制备钢板之方法,其具有一显微结构,包括(i)主要细晶粒下贝氏体、细晶粒板条马氏体、细晶粒贝氏体(FGB)、或其混合物,及(ii)大于0至约10体积百分比之残余奥氏体,该方法包括步骤有:(a)加热一钢锭至一再热温度,足使(i)使该钢锭实质均质化,(ii)溶解该钢锭中之实质所有铌及钒之碳化物及碳氮化物,及(iii)于该钢锭中建立原始之奥氏体细晶粒;(b)压缩该钢锭,以于其中奥氏体再结晶之第一个温度范围内于一或多个热轧程中形成钢板;(c)于低于约该Tnr温度且高于约Ar3转相温度之第二个温度范围内于一或多个热轧程中进一步压缩该钢板;(d)于每秒至少约10℃(18℉/秒)之冷却速率下骤冷该钢板,至低于约550℃(1022℉)之骤冷终止温度;及(e)终止该骤冷,该步骤系有利于使该钢板之显微结构转相成(i)主要细晶粒下贝氏体、细晶粒板条马氏体、细晶粒贝氏体(FGB)、或其混合物,及(ii)大于0至约10体积百分比之残余奥氏体。2.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(e)系由以下步骤取代:(e)终止该骤冷,该步骤系有利于使该钢板之显微结构转相成主要微分层显微结构,包括细晶粒板条马氏体、细晶粒下贝氏体、或其混合物,及大于0至约10体积百分比之残余奥氏体膜层。3.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(e)系由以下步骤取代:(e)终止该骤冷,该步骤系有利于使该钢板之显微结构转相成主要细晶粒贝氏体(FGB)。4.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(a)之再加热温度系介于约955℃及约1100℃(1750℉-2010℉)之间。5.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(a)之原始奥氏体细晶粒系具有小于约120微米之晶粒尺寸。6.如申请专利范围第1项之方法,其中该钢锭之厚度于步骤(b)中减低约30百分比至约70百分比。7.如申请专利范围第1项之方法,其中该钢锭之厚度于步骤(c)中减低约40百分比至约80百分比。8.如申请专利范围第1项之方法,其另外包括使该钢板自该骤冷终止温度经空气冷却至环境温度之步骤。9.如申请专利范围第1项之方法,其另外包括使该钢材保持实质等温于该骤冷终止温度长达约5分钟之步骤。10.如申请专利范围第1项之方法,其另外包括于每秒低于约1.0℃(1.8℉/秒)之速率下于该骤冷终止温度下缓缓冷却该钢板长达约5分钟之步骤。11.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(a)之钢锭系包含铁及具有以下重量百分比之以下合金元素:约0.03百分比至约0.12百分比之C,至少约1百分比至低于约9百分比之Ni,最高约1.0百分比之Cu,最高约0.8百分比之Mo,约0.01百分比至约0.1百分比之Nb,约0.008百分比至约0.03百分比之Ti,最高0.05百分比之Al,及约0.001百分比至约0.005百分比之N。12.如申请专利范围第11项之方法,其中该钢锭系包含低于约6重量百分比之Ni。13.如申请专利范围第11项之方法,其中该钢锭系包含低于约3重量百分比之Ni,且另外包含最高约2.5重量百分比之Mn。14.如申请专利范围第11项之方法,其中该钢锭另外包含至少一种添加剂,选自(i)最高约1.0重量百分比之Cr,(ii)最高约0.5重量百分比之Si,(iii)约0.02重量百分比至约0.10重量百分比之V,(iv)最高约2.5重量百分比之Mn,及(v)最高约0.0020重量百分比之B。15.如申请专利范围第11项之方法,其中该钢锭另外包含约0.0004重量百份此至约0.0020重量百分比之B。16.如申请专利范围第1项之方法,其中于步骤(e)之后,该钢板于该底板及其HAZ中同时具有低于约-62℃(-80℉)之DBTT,且具有高于约830MPa(120ksi)之抗张强度。17.一种钢板,其具有一显微结构,包括(i)主要细晶粒下贝氏体、细晶粒板条马氏体、细晶粒贝氏体(FGB)、或其混合物,及(ii)大于0至约10体积百分比之残余奥氏体,具有高于约830MPa(120ksi)之抗张强度,于该钢板的底板及HAZ中同时具有低于约-62℃(-80℉)之DBTT,其中该钢板系由包含铁及具有以下重量百分比之以下合金元素之钢锭经再加热所产制:约0.03百分比至约0.12百分比之C,至少约1百分比至低于约9百分比之Ni,最高约1.0百分比之Cu,最高约0.8百分比之Mo,约0.01百分比至约0.1百分比之Nb,约0.008百分比至约0.03百分比之Ti,最高0.05百分比之Al,及约0.001百分比至约0.005百分比之N。18.如申请专利范围第17项之钢板,其中该钢锭系包含低于约6重量百分比之Ni。19.如申请专利范围第17项之钢板,其中该钢锭系包含低于约3重量百分比之Ni,且另外包含最高约2.5重量百分比之Mn。20.如申请专利范围第17项之钢板,其另外包含至少一种添加剂,选自(i)最高约1.0重量百分比之Cr,(ii)最高约0.5重量百分比之Si,(iii)约0.02重量百分比至约0.10重量百分比之V,(iv)最高约2.5重量百分比之Mn,及(v)约0.0004重量百分比至约0.0020重量百分比之B。21.如申请专利范围第17项之钢板,其中该钢锭另外包含约0.0004重量百分比至约0.0020重量百分比之B。22.如申请专利范围第17项之钢板,其具有主要微分层的显微结构,包括细晶粒板条马氏体之板条、细晶粒下贝氏体之板条、或其混合物,及最高约10体积百分比之残余奥氏体膜层。23.如申请专利范围第22项之钢板,其中该微分层的显微结构系藉着热机械控制轧压处理而最佳化,以使裂缝通道扭曲实质最大化,其系于该细晶粒奥氏体及细晶粒下贝氏体及该残余奥氏体膜层间提供数个高角度界面。24.如申请专利范围第17项之钢板,具有主要细晶粒贝氏体(FGB)之显微结构,其中该细晶粒贝氏体(FGB)系包括贝氏体铁酸盐晶粒及马氏体与残余奥氏体之混合物粒子。25.如申请专利范围第24项之钢板,其中该显微结构系藉着热机械控制轧压处理而最佳化,以使裂缝通道扭曲实质最大化,其系于该细贝氏体铁酸盐晶粒间及马氏体与残余奥氏体混合物粒子间提供大量高角度界面。26.一种促进钢板之抗裂缝扩张性之方法,该方法包括处理该钢板,以产生主要微分层显微结构,包括细晶粒板条马氏体板条、细晶粒下贝氏体板条、或其混合物、及大于0至约10体积百分比之残余奥氏体膜层,该微分层显微结构系藉着热机械控制轧压处理而最佳化,以使裂缝通道扭曲实质最大化,其系于该细晶粒奥氏体及细晶粒下贝氏体及该残余奥氏体膜层间提供大量高角度界面。27.如申请专利范围第26项之方法,其中该钢板之抗裂缝扩张性被进一步增强,且该钢板之HAZ于焊接时之抗裂缝扩张性系被增强,其系添加至少约1.0重量百分比至低于约9重量百分比之Ni及至少约0.1重量百分比至约1.0重量百分比之Cu,而使BCC安定性元素之添加量实质最小化。28.一种促进钢板之抗裂缝扩张性的方法,该方法系包括处理该钢板以产生主要细晶粒贝氏体(FBG)之显微结构,其中该细晶粒贝氏体(FGB)系包括贝氏体铁酸盐晶粒及马氏体与残余奥氏体之混合物粒子,其中该显微结构系藉着热机械控制轧压处理而最佳化,以使裂缝通道扭曲实质最大化,其系于该细贝氏体铁酸盐晶粒间及马氏体与残余奥氏体混合物粒子间提供大量高角度界面。29.如申请专利范围第28项之方法,其中该钢板之抗裂缝扩张性被进一步增强,且该钢板之HAZ于焊接时之抗裂缝扩张性系被增强,其系添加至少约1.0电量百分比至低于约9重量百分比之Ni及至少约0.1重量百分比至约1.0重量百分比之Cu,而使BCC安定性元素之添加量实质最小化。图式简单说明:图1A系为连续冷却转相(CCT)图,显示本发明于钢材中产生微分层显微结构之奥氏体时效化方法;图1B系为连续冷却转相(CCT)图,显示本发明于钢材中产生FGB显微结构之奥氏体时效化方法;图2A(先前技艺)系为一流程图,显示于习用钢材中下贝氏体及马氏体之混合显微结构中经由板条边界使解理断裂扩张;图2B系显示因为本发明钢材中之微分层显微结构中存在残余奥氏体相而导致扭曲断裂通道之示意图;图2C系为说明本发明钢材中FGB显微结构中之扭曲断裂通道的示意图;图3A系为说明本发明钢锭于再加热后之奥氏体晶粒尺寸的示意图;图3B系为钢锭根据本发明于其中奥氏体再结晶之温度范围内热轧后,但于其中奥氏体非再结晶之温度范围内热轧之前的先前奥氏体晶粒尺寸(参照辞汇)的示意图;图3C系为说明本发明钢板于完成TMCP轧压时,于奥氏体中之长型渣饼结构的示意图,整体厚度取向中有极细之有效晶粒尺寸;图4系为透射式电子显微相片,显示钢板中之微分层显微结构,表Ⅱ中列为A3;且图5系为透射式电子显微相片,显示钢板中之FGB显微结构,表Ⅱ中以A5表示。
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