CN108474089B

CN108474089B - 具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN108474089B
Application number: CN201680074557.7A
Authority: CN
Inventors: 高声雄; 朴在贤; 朴然桢; 裵茂锺
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: CA3007465A1; KR20170074319A; JP6684353B2; US10801092B2; CN108474089A; EP3395998A1; US20180355461A1; EP3395998A4; WO2017111398A1; EP3395998B1; CA3007465C; JP2019502818A

Abstract

本发明涉及具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板及其制造方法。所述厚钢板包含：0.02重量％至0.08重量％的C、0.1重量％至0.5重量％的Si、0.8重量％至2.0重量％的Mn、0.03重量％或更少的P、0.003重量％或更少的S、0.06重量％或更少的Al、0.01重量％或更少的N、0.005重量％至0.1重量％的Nb、0.005重量％至0.05重量％的Ti、0.0005重量％至0.005重量％的Ca、0.005％至0.3％的Cu、和0.005％至0.5％的Ni中的一种或更多种；以及0.05重量％至0.5重量％的Cr、0.02重量％至0.4重量％的Mo和0.005重量％至0.1重量％的V中的一种或更多种；余量为Fe和其他不可避免的杂质，其中如由以下关系表达式1限定的碳当量(Ceq)值满足0.45或更小：[关系表达式1]碳当量(Ceq)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(其中C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni表示各元素按重量％计的含量)，其中Ca/S重量比满足0.5至5.0的范围，并且包含回火贝氏体(包括回火针状铁素体)或回火马氏体作为基体组织，以及其中基于厚度方向的中心基于Ti的、基于Nb的、或Ti‑Nb复合碳氮化物的最长边的长度(其中其上部分和下部分为5mm或更小)为10μm或更小。

Description

具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板及其制造方法

技术领域

本公开内容涉及用于线管、工艺管等的厚钢板及其制造方法，以及更具体地涉及具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板及其制造方法。

背景技术

用于确保API标准的氢致开裂(HIC)的厚钢板用于线管、工艺管等，并且钢材所需的物理特性根据待贮存在容器中的材料和使用环境来确定。此外，当其应用于炼油设备的工艺管时，其主要在高温下使用，因此在高温下应用物理特性变化不大的热处理类型管。

因此，在通过钢材处理的材料处于低温或者在寒冷地区使用的情况下，通常需要低温韧性。近来，由于能源工业已进一步发展，因此更需要炼油设备所需的钢材，以及考虑到每种类型设备的使用环境，即使在低温下，对于具有优异的抗氢致开裂性以及优异的韧性的钢材的需求也增加。

通常，由于使用温度降低，因此钢材的韧性降低，并且即使是弱的冲击也容易产生和扩大裂纹，从而对材料的稳定性具有重大影响。

因此，具有低使用温度的钢材具有受控的组分或显微组织。作为用于增大低温韧性的一般方法，使用这样的方法：显著减少诸如硫或磷的杂质的添加，以及适当地添加一定量的帮助提高低温韧性的合金元素如Ni。

与TMCP材料不同，由于热处理材料的性质，因此热处理型管钢材需要的碳当量高于TMCP材料，以确保相同程度的强度。然而，由于用于线管和工艺管的钢材在其制造过程中涉及焊接工艺，因此在具有较低碳当量时表现出更好的焊接性。

此外，由于在热处理材料的碳当量高的情况下，相对于TMCP材料引起HIC和低温DWTT特性的中心偏析劣化，因此需要设计降低碳当量同时确保高强度的方法。

常用淬火+回火热处理材料在等于或高于使用温度的温度下进行淬火热处理，以显著降低钢的使用温度下的强度损失。常用淬火+回火热处理材料的保证温度为约620℃，并且在0.45或更小的碳当量下，抗拉强度级别为500MPa的材料不能确保最高至80mm的厚度。

为了抗氢致开裂性和低温韧性改善，目前已经提出了以下技术。

韩国专利特许公开第2004-0021117号中提出了抗拉强度级别为600MPa的压力容器用钢材，其具有优异的韧性并且用于发电厂的锅炉、压力容器等的材料。韩国专利注册号0833070中提出了在具有优异的抗氢致开裂性的同时满足500MPa的抗拉强度级别的压力容器用厚钢板。

然而，这些钢材具有高的碳含量，因此仍然难以确保优异的焊接性和抗氢致开裂性，并且在回火后强度降低得较多。

发明内容

技术问题

本公开内容的一个方面通过优化钢组分和显微组织提而供了具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板。

本公开内容的另一个方面通过适当地控制钢组分和制造条件以优化显微组织而提供了用于制造具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板的方法。

技术方案

根据本公开内容的一方面，具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板包含：0.02重量％至0.08重量％的C，0.1重量％至0.5重量％的Si，0.8重量％至2.0重量％的Mn，0.03重量％或更少的P，0.003重量％或更少的S，0.06重量％或更少的Al，0.01重量％或更少的N，0.005重量％至0.1重量％的Nb，0.005重量％至0.05重量％的Ti，和0.0005重量％至0.005重量％的Ca，选自0.005％至0.3％的Cu、和0.005％至0.5％的Ni中的一种或两种，以及选自0.05重量％至0.5重量％的Cr、0.02重量％至0.4重量％的Mo和0.005重量％至0.1重量％的V中的一种或更多种，余量的Fe和其他不可避免的杂质，所述厚钢板具有如由以下式1限定的满足0.45或更小的碳当量(Ceq)值：

[式1]

碳当量(Ceq)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15

其中C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni表示各元素按重量％计的含量，

以及满足0.5至5.0的范围的Ca/S重量比，包含回火贝氏体(包括回火针状铁素体)或回火马氏体作为基体组织，其中在相对于厚度中心向上和向下5mm内基于Ti的、基于Nb的、或Ti-Nb复合碳氮化物的最长边的长度为10μm或更小。

根据本公开内容的另一方面，用于制造具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板的方法包括：在1100℃至1300℃下再加热钢板坯，所述钢板坯包含0.02重量％至0.08重量％的C，0.1重量％至0.5重量％的Si，0.8重量％至2.0重量％的Mn，0.03重量％或更少的P，0.003重量％或更少的S，0.06重量％或更少的Al，0.01重量％或更少的N，0.005重量％至0.1重量％的Nb，0.005重量％至0.05重量％的Ti，和0.0005重量％至0.005重量％的Ca，选自0.005％至0.3％的Cu、和0.005％至0.5％的Ni中的一种或两种，以及选自0.05重量％至0.5重量％的Cr、0.02重量％至0.4重量％的Mo和0.005重量％至0.1重量％的V中的一种或更多种，余量的Fe和其他不可避免的杂质，所述厚钢板坯具有如由以下式1限定的满足0.45或更小的碳当量(Ceq)：

[式1]

碳当量(Ceq)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15

其中C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni表示各元素按重量％计的含量，

以及满足0.5至5.0的范围的Ca/S重量比；然后将所述钢板坯在Ar3+100℃至Ar3+30℃的温度下以40％或更大的累积轧制压下率进行精轧；在Ar3+80℃至Ar3的温度下以如由以下式2限定的冷却速率开始直接淬火，并在500℃或更低下结束冷却：

[式2]

20000/厚度²(mm²)≤冷却速率(℃/秒)≤60000/厚度²(mm²)；

以及在580℃至700℃的温度下进行再加热，以及空冷。

有益效果

如上所述，根据本公开内容的一个示例性实施方案，不仅可以提供具有优异的低温DWTT特性和抗氢致开裂性的厚钢板，而且可以提供厚度最高至80mm的抗拉强度级别为500MPa或更高、具有低碳当量的优异的焊接性的厚高强度钢板。

附图说明

图1是表示取决于C含量的回火热处理前后抗拉强度变化的图。

图2是表示取决于Nb含量的回火热处理前后抗拉强度变化的图。

具体实施方式

下文中，将详细地描述本公开内容。

本公开内容通过优化钢组分和显微组织而提供了抗拉强度级别为500MPa或更高、具有优异的低温DWTT特性和抗氢致开裂性的厚钢材和厚板钢材。

尽管不同于现有技术本公开内容具有低的碳当量，但是提供了500MPa级别的直接淬火-回火热处理钢材的厚板。为此，使碳含量降低并且使用了Nb，从而提供了抗拉强度级别为500MPa或更高、具有优异的低温DWTT特性和优异的抗氢致开裂性的钢板。

与TMCP材料不同，由于热处理材料的性质，因此热处理型管钢材需要的碳当量高于TMCP材料以确保相同强度。然而，由于用于线管和工艺管的钢材在其制造过程中涉及焊接工艺，因此在具有较低碳当量时表示更好的焊接性。

常用淬火+回火热处理材料在等于或高于使用温度的温度下进行淬火热处理，以显著降低钢的使用温度下的强度损失。

常用淬火+回火热处理材料的保证温度为约620℃，并且在0.45或更小的碳当量下，抗拉强度级别为500MPa的材料不能确保最高至80mm的厚度。

为了提供用于多种客户使用环境如高温环境的更适合的钢材，本发明人进行了反复研究和试验，因此确认了在具有高碳当量的组分体系的情况下，难以确保优异的焊接性，此外低温DWTT特性和HIC抗性不能显著提高，并且通过进一步研究和试验以将其解决而完成了本发明。

基于使用回火温度范围内的析出物以补偿由回火造成的强度降低的想法，本公开内容将降低对碳当量增大具有最大影响的元素碳的含量，并且将在回火时诱导形成析出物。

也就是说，发现在碳含量高的情况下，在轧制过程期间Nb完全析出使得回火时的析出量降低，因此不能补偿由回火造成的强度降低，然而，在碳含量低的情况下，在轧制期间Nb不析出，而剩余的固溶Nb在回火时析出，从而补偿了由回火造成的强度降低，被认为是使用低碳组分体系的协同效果。

此外，本公开内容在控制钢组分的同时立即在高于Ar3施加低温精轧，以对轧制期间析出的基于Ti的、基于Nb的、或基于Ti-Nb复合物的碳氮化物的尺寸进行精细控制，从而进一步提高中心DWTT特性和HIC抗力。

下文中，将描述根据本公开内容一方面的具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板。

C：0.02重量％至0.08重量％

C与其他组分一起与制造方法密切相关。在钢组分中，C对钢材的特征具有最大影响。当C含量小于0.02重量％时，钢制造过程期间过度产生组分控制成本，并且焊接热影响区的软化超过需要。同时，当C含量大于0.08重量％时，钢板的低温DWTT特性和氢致开裂耐力降低，焊接性劣化，并且在轧制过程期间添加最多的Nb析出，从而降低回火时的析出量。

因此，优选使C的含量限于0.02重量％至0.08重量％。

Si：0.1重量％至0.5重量％

Si不仅充当钢制造过程中的脱氧剂，而且还用于提高钢材的强度。当Si的含量大于0.5重量％时，材料的低温DWTT特性劣化，焊接性降低，并且在轧制时引起氧化皮剥离性，然而，当含量降低至0.1重量％或更小时，制造成本升高，因此优选使含量限于0.1重量％至0.5重量％。

Mn：0.8重量％至2.0重量％

Mn是在提高淬火特性的同时不抑制低温韧性的元素，并且优选添加0.8重量％或更多的Mn。然而，当以大于2.0重量％的量添加时，发生的中心偏析不仅降低低温韧性，而且提高钢的淬透性并且降低焊接性。此外，由于Mn中心偏析是引起氢致开裂的因素，因此优选使含量限于0.8重量％至2.0重量％。特别地，就中心偏析而言0.8重量％至1.6重量％是更优选的。

P：0.03重量％或更少

P是杂质元素，当含量大于0.03重量％时，焊接性显著降低，此外低温韧性降低，因此，优选使含量限于0.03重量％或更少。特别地，就低温韧性而言0.01重量％或更少是更优选的。

S：0.003重量％或更少

S也是杂质元素，当含量大于0.003重量％时，钢的延展性、低温韧性和焊接性降低。因此，优选使含量限于0.003重量％或更少。特别地，由于S结合至Mn形成MnS夹杂物并且降低钢的抗氢致开裂性，因此优选0.002重量％或更少。

Al：0.06重量％或更少

通常，Al用作与钢水中存在的氧反应以除去氧的脱氧剂。因此，通常添加一定量的Al以提供具有充分的脱氧能力的钢材。然而，当添加大于0.06重量％时，形成大量的基于氧的夹杂物以抑制材料的低温韧性和抗氢致开裂性，因此含量限于0.06重量％或更少。

N：0.01重量％或更少

由于难以在工业上从钢中完全除去N，因此其上限为制造过程中可能允许的0.01重量％。N与Al、Ti、Nb、V等形成氮化物以抑制奥氏体晶粒生长并且有助于提高韧性和强度，然而，当含量过度且大于0.01重量％时，N以固溶状态存在，并且固溶状态中的N对低温韧性具有不利影响。因此，优选使含量限于0.01重量％或更少。

Nb：0.005重量％至0.1重量％

Nb在加热板坯时固溶，并且在热轧期间抑制奥氏体晶粒生长，然后析出以提高钢的强度。此外，Nb在回火热处理时结合至碳以形成低温析出相，并且用于补偿回火时的强度降低。

然而，当Nb以小于0.005重量％的量添加时，在回火时难以确保足以补偿回火时的强度降低的基于Nb的析出物的析出量，并且在轧制期间发生奥氏体晶粒的生长以降低低温韧性。

然而，当Nb以大于0.1重量％的量过度添加时，奥氏体晶粒细化超过需要以用于降低钢的淬火特性，并且形成粗的基于Nb的夹杂物以降低低温韧性。因此，在本公开内容中，使Nb的含量限于0.1重量％或更少。就低温韧性而言，优选添加0.05重量％或更少的Nb。

Ti：0.005重量％至0.05重量％

Ti是通过在再加热板坯时与N结合以形成TiN而对抑制奥氏体晶粒生长有效的元素。然而，当Ti以小于0.005重量％的量添加时，奥氏体晶粒变粗以降低低温韧性；而当以大于0.05重量％的量添加时，形成粗的基于Ti的析出物以降低低温韧性和抗氢致开裂性，因此，优选使Ti的含量限于0.005重量至0.05重量％。就低温韧性而言，优选添加0.03重量％或更少的Ti。

Ca：0.0005重量％至0.005重量％

Ca用于使MnS夹杂物球化。在中心产生的具有低熔点的夹杂物MnS在轧制时伸长以作为伸长的夹杂物存在于钢的中心并且以大量存在。因此，当MnS特别密集时，其用于在厚度方向伸长时降低延伸率。添加的Ca与MnS反应以围绕MnS，从而干扰MnS的伸长。为了表现出这种MnS球化效果，应当以0.0005重量％或更大的量添加Ca。由于Ca具有高挥发性因此具有低收率，考虑到钢制造过程中产生的负荷，优选Ca的上限为0.005重量％。

在本公开内容中，除了以上组分之外，添加0.005重量％至0.3重量％的Cu、和0.005重量％至0.5重量％的Ni中的一种或两种，以及选自0.05重量％至0.5重量％的Cr、0.02重量％至0.4重量％的Mo和0.005重量％至0.1重量％的V中的一种或更多种。

Cu：0.005重量％至0.3重量％

Cu是用于提高强度的组分，当含量小于0.005重量％时，可能无法充分实现该效果。因此，优选Cu含量的下限为0.005％。同时，当Cu过度添加时，表面品质劣化，因此，优选Cu含量的上限为0.3％。

Ni：0.005重量％至0.5重量％

Ni是提高强度但不降低韧性的组分。

当添加Cu时，为了表面特征而添加Ni。

当含量小于0.005重量％时，这种效果可能无法充分实现。

因此，优选Ni含量的下限为0.005％。同时，当Ni过度添加时，由于其高的价格而引起成本增加，因此优选Ni含量的上限为0.5％。

Cr：0.05重量％至0.5重量％

在再加热板坯时，Cr固溶于奥氏体中，从而用于提高钢材的淬火特性。然而，当Cr以大于0.5重量％的量添加时，焊接性降低，因此，优选使含量限于0.05重量％至0.5重量％。

Mo：0.02重量％至0.4重量％

Mo是与Cr相比类似或具有更强烈效果的元素，并且用于提高钢材的淬火特性并且防止热处理材料的强度降低。然而，当Mo以小于0.02重量％的量添加时，难以确保钢的淬火特性，此外热处理后的强度降低过度；而当以大于0.4重量％的量添加时，形成具有脆弱低温韧性的组织，焊接性降低，并且引起回火脆化，因此，优选使Mo的含量限于0.02重量％至0.4重量％。

V：0.005重量％至0.1重量％

V提高钢的淬火特性，但还是通过在再加热热处理材料时析出来防止强度降低的主要元素。然而，当V以小于0.005重量％的量添加时，其对防止热处理材料的强度降低没有效果，而当以大于0.1重量％的量添加时，由于钢的淬火特性提高形成低温相以降低低温韧性和抗氢致开裂性。因此，优选使V的含量限于0.005重量％至0.1重量％。就低温韧性而言，更优选0.05重量％或更少。

碳当量(Ceq)：0.45或更小

优选如由以下式1限定的碳当量(Ceq)限于0.45或更小：

[式1]

碳当量(Ceq)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15

其中C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni表示各元素按重量％计的含量，

当碳当量(Ceq)大于0.45时，焊接性降低并且合金成本增加，而在不增加合金成本的情况下碳当量(Ceq)大于0.45时，碳的含量增大，从而不仅降低钢的低温DWTT特性和抗氢致开裂性，还在回火热处理之后使强度的降低增大，因此，优选碳当量的上限为0.45。更优选地，碳当量(Ceq)为0.37至0.45，在这种情况下容易确保500MPa级别的强度。

Ca/S重量比：0.5至5.0

Ca/S重量比是表示MnS中心偏析和粗夹杂物形成的指数，当重量比小于0.5时，在钢板厚度的中心形成MnS以降低抗氢致开裂性，而当重量比大于5.0时，形成基于Ca的粗夹杂物以降低抗氢致开裂性，因此，优选使Ca/S重量比限于0.5至5.0。

基体组织：回火贝氏体[包括回火针状铁素体]或回火马氏体

低碳贝氏体由针状铁素体表示，或者有时贝氏体和针状铁素体一起使用，在本公开内容中，也包括该针状铁素体。

尽管本公开内容的具有优异的低温DWTT特性和抗氢致开裂性的厚钢板是厚的，厚度为80mm或更小，但是其是保持500MPa或更高的抗拉强度级别的高强度的钢，并且同时其具有优异的低温DWTT特性和抗氢致开裂性，并且包含回火贝氏体(包含针状铁素体)或回火马氏体相作为基体组织。

当基体组织由铁素体和珠光体形成时，强度低，并且抗氢致开裂性和低温韧性劣化，因此在本公开内容中优选基体组织限于回火贝氏体(包含针状铁素体)或回火马氏体。

基于Ti的、基于Nb的、或基于Ti-Nb复合物的碳氮化物在相对于厚度中心向上和向下5mm内的最长边的长度为10μm或更小。

基于Ti的、基于Nb的、或基于Ti-Nb复合物的碳氮化物带来晶粒细化和焊接性提高，并且TiN析出物在钢的再加热过程期间抑制奥氏体晶粒生长，并且在再加热过程期间Nb析出物再次固溶以抑制轧制过程期间的奥氏体晶粒生长。然而，当基于Ti的、基于Nb的、或基于Ti-Nb复合物的碳氮化物等在轧制过程或热处理过程期间在中心粗大地析出时，低温DWTT特性和抗氢致开裂性降低，因此，在本公开内容中，析出物在相对于厚度中心向上和向下5mm内的最长边的长度为10μm或更小。

本公开内容的厚钢板相对于回火前的抗拉强度，在回火之后抗拉强度的降低是30MPa或更小，即使在回火处理之后，所述厚钢板也具有500MPa级别或更大抗拉强度，并且可以具有优异的低温DWTT特性和优异的抗氢致开裂性。

本公开内容的厚钢板的厚度可以为优选80mm或更小、更优选40mm至80mm。

下文中，将描述根据本公开内容的另一方面的用于制造具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板的方法。

根据本公开内容的另一方面的用于制造具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板的方法包括：在1100℃至1300℃下再加热具有上述钢组成钢板坯，将所述钢板坯在Ar3+100℃至Ar3+30℃的温度下以40％或更大的累积轧制压下率进行精轧；在Ar3+80℃至Ar3的温度下以由如以下式2限定的冷却速率开始直接淬火以及在500℃或更低下结束冷却，以及在580℃至700℃的温度下进行再加热；以及空冷：

[式2]

20000/厚度²(mm²)≤冷却速率(℃/秒)≤60000/厚度²(mm²)

Ar3可以由以下式3计算：

[式3]

Ar3＝910-310*C-80*Mn-20*Cu-15*Cr-55*Ni-80*Mo+0.35*[厚度(mm)-8].

加热温度：1100℃至1300℃

在高温下加热钢板坯以进行热轧的过程中，当加热温度高于1300℃时，奥氏体结晶变粗以降低钢的低温DWTT特性，而当加热温度低于1100℃时，合金元素再固溶速率降低，因此，优选使再加热温度限于1100℃至1300℃，就低温韧性而言，更优选使再加热温度限于1100℃至1200℃。

精轧温度：Ar3+100℃至Ar3+30℃

当精轧温度高于Ar3+100℃时，晶粒和Nb析出物生长以降低低温DWTT特性，而当精轧温度低于Ar3+30℃时，在直接淬火时的冷却温度降低至Ar3或更低，从而开始在异常区冷却，这引起在开始冷却之前形成超细铁素体以降低钢的强度，因此优选使精轧温度限于Ar3+100℃至Ar3+30℃。

精轧时的累积轧制压下率：40％或更大

当精轧时的累积轧制压下率小于40％时，由轧制引起的重结晶不发生至中心，从而引起中心晶粒变粗并且使低温DWTT特性劣化，因此，优选使精轧时的累积轧制压下率限于40％或更大。

冷却方法：在Ar3+80℃至Ar3下开始直接淬火之后，在500℃或更低下结束

本公开内容的冷却方法是在结束精轧之后在奥氏体单相区中开始冷却以进行直接淬火，与常用淬火热处理不同，所述方法在结束轧制之后在没有再加热的情况下立即进行冷却。

在常用的淬火热处理中，轧制之后被空冷的材料进行再加热和淬火，然而，当常用的淬火热处理应用于本公开内容提出的基于所述组分的钢时，轧制组织消失，因此不能确保500MPa级别的抗拉强度。

在本公开内容中，当直接淬火开始温度高于Ar3+80℃时，精轧温度高于Ar3+100℃，而当直接淬火开始温度低于Ar3时，在直接淬火之前形成超细铁素体，因此不能确保钢的强度，因此优选使直接淬火开始温度限于Ar3+80℃至Ar3。

在本公开内容中，优选使冷却结束温度限于500℃或更低，当冷却结束温度高于500℃时，冷却不充分，因此本公开内容中将获得的显微组织不能实现，此外不能确保钢板的抗拉强度。

直接淬火冷却速率：满足以下式2

优选轧制之后的直接淬火冷却速率限于满足以下式2的范围：

[式2]

20000/厚度²(mm²)≤冷却速率(℃/秒)≤60000/厚度²(mm²)

当淬火冷却速率小于20000/厚度²(mm²)时，无法确保强度，而当淬火冷却速率大于60000/厚度²(mm²)时，引起钢板的形状变形和耐生产性，因此优选使用于直接淬火的冷却速率的范围限于满足以上式2。

回火温度：580℃至700℃

为了防止钢板的使用温度下的另外的强度降低，通过将被直接淬火处理硬化的钢板在恒定的温度范围内再加热并且将其通过空冷来进行回火。

在本公开内容的组分体系中，基于Nb、Cr、Mo和V的析出物在回火时析出，即使是在回火之后，抗拉强度的降低是30MPa或更小，因此由回火引起的强度的降低不大。

然而，当回火温度高于700℃时，析出物变粗并且引起强度降低，同时，当回火温度低于580℃时，强度提高，但是在钢材的通常使用温度下发生强度降低，这不是优选的，因此，优选使回火温度限于580℃至700℃。

为了确保低温韧性和强度的最佳组合，更优选使回火温度限于600℃至680℃。

根据本公开内容，与回火之前的抗拉强度相比，回火之后的抗拉强度的降低是30MPa或更小，即使是在回火处理之后，也可以提供具有抗拉强度级别为500MPa或更高的优异的低温DWTT特性和优异的抗氢致开裂性的钢板。

发明实施方式

下文中，将通过实施例详细地描述本公开内容。然而，应注意以下实施例仅用于通过举例说明来表现本公开内容，并且不旨在限制本公开内容的权利范围。原因是本公开内容的权利范围由权利要求所述的和由其合理推断的内容来确定。

(实施例)

制备具有如下表1所示组成的钢水，然后通过使用连铸来制造钢板坯。将以下钢板坯在如下表2所示条件下进行热轧、直接淬火和回火热处理，由此制造钢板。

下表1所述组分的值是指按重量％计的那些。

如下表2所示，比较钢1至13在本公开内容中限制的组分、碳当量和Ca/S比的范围之外，比较钢14至22在本公开内容中限制的制造条件的范围之外。

对于如上制造的钢板，检测了显微组织、厚度中心中基于Ti和基于Nb的碳氮化物最长边的长度(微米)、回火之前的抗拉强度(MPa)、回火之后的抗拉强度(MPa)、回火处理前后的抗拉强度变化(MPa)、DWTT剪切断裂率(-20℃)和抗氢致开裂性，结果如下表3所示。

[表1]

[表2]

[在表2中，Ar3＝910-310*C-80*Mn-20*Cu-15*Cr-55*Ni-80*Mo+0.35*(厚度-8)]

[表3]

(其中TB：回火贝氏体，F：铁素体，TM：回火马氏体)

如上表1至3所示，本发明的钢1至3是根据本公开内容的钢组分、制造条件和显微组织的，并且认为本发明的钢1至3保持碳当量为0.45或更小、抗拉强度为500MPa或更大、回火热处理之后的抗拉强度为500MPa或更大、DWTT剪切断裂率(-20℃)为80％或更大、氢致开裂敏感性(CLR)为0％(无氢致开裂)，因此具有优异的低温DWTT特性和抗氢致开裂性。

然而，组分范围和制造条件中的任一者或更多者在本公开内容的那些的范围之外的比较钢1至22的抗拉强度为500MPa或更小、氢致开裂敏感性(CLR)差、DWTT剪切断裂率(-20℃)小于80％。

同时，图1和2示出本发明的钢1至3和比较钢1至13的取决于C和Nb含量的回火热处理之后的抗拉强度变化，并且确认了，如图1所示当C含量大于0.08重量％时，抗拉强度在回火热处理之后快速降低，即使当C含量为0.08重量％或更少时，在图2中没有添加Nb的钢强度降低。

通过表1至3和图1至2，认为通过根据本公开内容的实施例制造钢板，可以获得碳当量为0.45或更小、厚度为80mm或更小、抗拉强度级别为500MPa或更高的具有优异的低温DWTT特性和抗氢致开裂性的厚钢板。

Claims

1.一种具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板，包含：0.02重量％至0.08重量％的C，0.1重量％至0.5重量％的Si，0.8重量％至2.0重量％的Mn，0.03重量％或更少的P，0.003重量％或更少的S，0.06重量％或更少的Al，0.01重量％或更少的N，0.005重量％至0.1重量％的Nb，0.005重量％至0.05重量％的Ti，和0.0005重量％至0.005重量％的Ca，选自0.005％至0.3％的Cu和0.005％至0.5％的Ni中的一种或两种，以及选自0.05重量％至0.5重量％的Cr、0.02重量％至0.4重量％的Mo和0.005重量％至0.1重量％的V中的一种或更多种，余量的Fe和其他不可避免的杂质，所述厚钢板具有如由以下式1限定的满足0.45或更小的碳当量(Ceq)值：

[式1]

碳当量(Ceq)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15

其中C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni表示各元素按重量％计的含量，

以及满足0.5至5.0的范围的Ca/S的重量比，包含回火贝氏体或回火马氏体作为基体组织，其中在相对于厚度中心向上和向下5mm内基于Ti的、基于Nb的、或基于Ti-Nb复合物的碳氮化物的最长边的长度为10μm或更小，

其中所述厚钢板在回火之后的抗拉强度为500MPa或更大，

其中与回火之前相比，所述厚钢板在回火之后的抗拉强度的降低为30MPa或更小，以及

其中所述厚钢板的厚度为40mm至80mm。

2.根据权利要求1所述的厚钢板，其中所述碳当量(Ceq)为0.37至0.45。

3.根据权利要求1所述的厚钢板，其中包含的P的量为0.01重量％或更少，以及包含的S的量为0.002重量％或更少。

4.一种用于制造具有优异的低温韧性和抗氢致开裂性的厚钢板的方法，所述方法包括：在1100℃至1300℃下再加热钢板坯，所述钢板坯包含0.02重量％至0.08重量％的C，0.1重量％至0.5重量％的Si，0.8重量％至2.0重量％的Mn，0.03重量％或更少的P，0.003重量％或更少的S，0.06重量％或更少的Al，0.01重量％或更少的N，0.005重量％至0.1重量％的Nb，0.005重量％至0.05重量％的Ti，和0.0005重量％至0.005重量％的Ca，选自0.005％至0.3％的Cu和0.005％至0.5％的Ni中的一种或两种，以及选自0.05重量％至0.5重量％的Cr、0.02重量％至0.4重量％的Mo和0.005重量％至0.1重量％的V中的一种或更多种，余量的Fe和其他不可避免的杂质，所述钢板坯具有如由以下式1限定的满足0.45或更小的碳当量(Ceq)值：

[式1]

碳当量(Ceq)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15

其中C、Mn、Cr、Mo、V、Cu和Ni表示各元素按重量％计的含量，

以及满足0.5至5.0的范围的Ca/S重量比；然后将所述钢板坯在Ar3+100℃至Ar3+30℃的温度下以40％或更大的累积轧制压下率进行精轧以提供厚度为40mm至80mm的所述厚钢板；在Ar3+80℃至Ar3的温度下以如由以下式2限定的冷却速率开始直接淬火，然后在500℃或更低下结束冷却：

[式2]

20000/厚度²≤冷却速率≤60000/厚度²，

在式2中，厚度以mm计，冷却速率以℃/秒计；

以及在580℃至700℃的温度下对所述厚钢板进行再加热，以及空冷，

其中在相对于厚度中心向上和向下5mm内基于Ti的、基于Nb的、或基于Ti-Nb复合物的碳氮化物的最长边的长度为10μm或更小，

其中所述厚钢板在回火之后的抗拉强度为500MPa或更大，以及

其中与回火之前相比，所述厚钢板在回火之后的抗拉强度的降低为30MPa或更小。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述碳当量(Ceq)为0.37至0.45。

6.根据权利要求4所述的方法，其中包含的P的量为0.01重量％或更少，以及包含的S的量为0.002重量％或更少。