一种提高高强度焊接结构钢低温冲击性能的工艺

技术领域

本发明涉及结构钢制备技术领域，尤其涉及一种提高高强度焊接结构钢低温冲击性能的工艺。

背景技术

结构钢是指符合特定强度和可成形性等级的钢，结构钢可分成：碳素结构钢、低合金高强度结构钢，耐候结构钢，非调质机械结构钢等。优质的结构钢主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件和焊接件。

目前公开号CN1563468A名称为冷成型高强度焊接结构钢的生产方法，其采用低碳－锰为基，添加铌、钛微合金化元素为主要成分，采用铁水脱硫技术、转炉顶底复合吹炼、真空处理，冶炼的钢水采用稀土处理或钙处理工艺后，将其浇注成板坯，再采用中厚板生产工艺或热连轧生产工艺，轧制成中厚板或热轧板。本发明可广泛应用于生产各类工程机械所需的高强度焊接结构钢。生产的钢抗拉强度为590MPa级以上。

但是随着工业技术进步，随着使用环境和设计要求越来越苛刻，对于高强度焊接结构钢的性能要求越来越高，GB/T16270中要求＞100-150的钢板抗拉710-900MPa，屈服≥630，Q690D要求-20℃冲击≥47J，Q690E要求-40℃冲击≥34J，现有需要保证足材料抗拉和屈服的性能要求下提高材料的低温冲击性能。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种提高高强度焊接结构钢低温冲击性能的工艺，其优点在于优化合金钢配方，提高基体的强度，提高淬透性和低温冲击性能，细化锻后组织保证材料的抗拉和屈服的性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种提高高强度焊接结构钢低温冲击性能的工艺，包括以下步骤：

步骤S1，原材料控制：准备结构钢坯料，结构钢包括治疗百分比计数的组分：C：0.12-0.16％；Si：0.2～0.5％；Mn：1.1～1.7％；P≤0.015％；S≤0.010％；Cu≤0.0.05％；Cr：1.0～1.5％；Ni：1.9～2.0％；Mo：0.3～0.7％；B≤0.005％；V：0.03～0.04％；Nb：0.03～0.04％；Ti≤0.02％；Al：0.02～0.035％；

步骤S2，锻造控制：将坯料加热到1230℃±14℃，之后进行对坯料进行锻造；

步骤S3，锻后热处理，包括正火、淬火和回火：

(1)、正火：锻件正火温度为890℃，之后出炉空冷；

(2)、淬火：锻件淬火正火温度870℃±14℃，之后出炉水冷；

(3)、回火：锻件回火温度为585℃，出炉空冷。

进一步的，在步骤S1中，碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，并且保证碳当量CEV≤0.77。

进一步的，在步骤S2中，锻造比控制范围为5～7。

进一步的，在步骤S2中，锻件的终锻温度≥850℃。

进一步的，在步骤S3的正火中，锻件入炉温度≤350℃，锻件空冷之后四面见光。

进一步的，在步骤S3的淬火中，保温时间0.3～0.5mm/min。

进一步的，在步骤S3的淬火中，出炉到下水的转运时间控制在90S以内。

进一步的，在步骤S3的淬火中，锻件放入初始温度小于30℃的水中，打开循环泵，整个过程保证水温≤39℃。

进一步的，在步骤S3的回火中，锻件入炉温度≤350℃。

进一步的，在步骤S3的回火中，回火保温时间0.2～0.3mm/min。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.原材料控制C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、V控制，并添加适量Al，并且提高Ceq碳当量，Cr对改善钢的钝化能力，可促进钢表面形成致密的钝化膜或者保护性锈层，加入Ni能够使钢的自腐蚀电位向正方向变化，增加基体的稳定性，提高基体对钝化膜的修复能力，降低点蚀诱发敏感性；Ni还能在提高强度的同时改善韧性，提高淬透性，可以有效地阻止Cu的热脆引起的网裂现象，从而达到提高基体的强度，提高淬透性和低温冲击性能。

2.锻造控制墩拔次数以保证锻件达到设计的锻造比、严格控制终锻温度和锻后冷却参数，保证在锻造过程将速，破碎夹杂物,当锻造比达到5～7时，在性能和效率上达到最大的平衡，能极大的细化组织，减少有害相，得到细密的针状铁素体和板条贝氏体。

3.在热处理的过程中合金成分含量较一般的低合金钢高，导热慢，控制入炉温度在350℃以内，并且低的终冷温度和大的冷却速率更容易获得板条贝氏体组织，正火均匀组织保证后续性能均匀性，之后在进行淬火目的是使铁素体进行奥氏体转变，过冷奥氏体进行贝氏体转变，得到细密均匀的贝氏体组织，大幅提高低温下钢的强度、硬度、耐磨性，最后回火消除淬火中积累的内应力，提高锻件的低温冲击韧性。

附图说明

图1是一种提高高强度焊接结构钢低温冲击性能的工艺的步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例1：

一种提高高强度焊接结构钢低温冲击性能的工艺，如图1所述，包括以下步骤：

步骤S1，原材料控制：准备结构钢坯料，结构钢包括治疗百分比计数的组分：C：0.12-0.16％；Si：0.2～0.5％；Mn：1.1～1.7％；P≤0.015％；S≤0.010％；Cu≤0.0.05％；Cr：1.0～1.5％；Ni：1.9～2.0％；Mo：0.3～0.7％；B≤0.005％；V：0.03～0.04％；Nb：0.03～0.04％；Ti≤0.02％；Al：0.02～0.035％。并且严格控制碳当量满足CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15和碳当量CEV≤0.77。

步骤S2，锻造控制：将坯料加热到1216℃，之后进行对坯料进行锻造，锻件的锻造比控制范围为5，锻件的终锻温度≥850℃。

步骤S3，锻后热处理，包括正火、淬火和回火：

(1)、正火：锻件入炉温度≤350℃，锻件正火温度为890℃，之后出炉空冷，锻件四面见光，提高锻件的淬透性。

(2)、淬火：将锻件装入≤350℃的炉膛内，进行淬火，保温温度为860℃，保温时间采用0.3～0.5mm/min，然后出炉水冷，出炉到下水的转运时间控制在90S以内，锻件放入初始温度小于30℃的水中，打开循环泵，整个过程保证水温≤39℃。

(3)、回火：锻件冷却到室温后，锻件装炉回火，锻件以≤350℃的放入到炉膛内，锻件回火温度为585℃，保温0.2～0.3mm/min，出炉空冷。

实施例2：

与实施例1中不同的步骤在于：

步骤S2，锻造控制：将坯料加热到1230℃，之后进行对坯料进行锻造，锻件的锻造比控制范围为5～7，锻件的终锻温度≥850℃。

步骤S3，锻后热处理，包括正火、淬火和回火：

(1)、正火：锻件入炉温度≤350℃，锻件正火温度为890℃，之后出炉空冷，锻件四面见光，提高锻件的淬透性。

(2)、淬火：将锻件装入≤350℃的炉膛内，进行淬火，保温温度为870℃，保温时间采用0.3～0.5mm/min，然后出炉水冷，出炉到下水的转运时间控制在90S以内，锻件放入初始温度小于30℃的水中，打开循环泵，整个过程保证水温≤39℃。

(3)、回火：锻件冷却到室温后，锻件装炉回火，锻件以≤350℃的放入到炉膛内，锻件回火温度为585℃，保温0.2～0.3mm/min，出炉空冷。

实施例3：

与实施例1中不同的步骤在于：

步骤S2，锻造控制：将坯料加热到1244℃，之后进行对坯料进行锻造，锻件的锻造比控制范围为5～7，锻件的终锻温度≥850℃。

步骤S3，锻后热处理，包括正火、淬火和回火：

(1)、正火：锻件入炉温度≤350℃，锻件正火温度为890℃，之后出炉空冷，锻件四面见光，提高锻件的淬透性。

(2)、淬火：将锻件装入≤350℃的炉膛内，进行淬火，保温温度为884℃，保温时间采用0.3～0.5mm/min，然后出炉水冷，出炉到下水的转运时间控制在90S以内，锻件放入初始温度小于30℃的水中，打开循环泵，整个过程保证水温≤39℃。

(3)、回火：锻件冷却到室温后，锻件装炉回火，锻件以≤350℃的放入到炉膛内，锻件回火温度为585℃，保温0.2～0.3mm/min，出炉空冷。

产品检测：

产品检测数据见表1。

检测样品：从不同批次产品随机选定3个样品，分别记作试样1、试样2和试样3。

表1

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。