一种460MPa级止裂韧性钢板及其生产方法与流程

本技术涉及钢板生产，尤其涉及一种460mpa级止裂韧性钢板及其生产方法。

背景技术：

1、目前，超大型船舶和海洋工程对超宽（≥3500mm）特厚（≥70mm）钢板的需求日益增长，尤其是在运载能力已突破24000teu的超大集装箱船，舱口围、强力甲板所承受的应力水平和应力集中程度急剧升高，对具有高止裂韧性的宽厚规格钢板提出迫切需求。

2、在面对超宽特厚规格时，均未能解决以下共性瓶颈：

3、(1)奥氏体晶粒粗大且不均匀：在常规的热轧和热处理过程中，特别是在大尺寸钢板内部，奥氏体化加热温度较高，且保温时间长，容易导致奥氏体晶粒粗大。后续的冷却过程中，如果控制不当，会形成魏氏体、贝氏体等粗大组织，影响韧性。

4、(2)强化机制单一，韧性提升受限：传统的淬火+回火工艺主要依靠马氏体相变强化和析出相强化，但随着强度水平的提高，韧性往往会显著下降，难以同时满足超高强度和超高韧性的要求。

5、(3)止裂韧性不足：止裂韧性是评估钢板在裂纹扩展时抵抗能量的关键指标。对于大型结构件，一旦发生初始裂纹，能否有效阻止其进一步扩展至灾难性断裂至关重要。现有技术在超宽特厚钢板上难以获得足够高的止裂韧性，尤其是在低温或冲击载荷下。

6、(4)尺寸效应显著：超宽特厚钢板在加热、轧制、冷却过程中，其内部不同部位的温度和应力状态差异巨大，导致组织和性能的均匀性难以保证，局部可能出现性能缺陷。

7、(5)制备工艺复杂且成本高：为了补偿上述不足，可能需要多次加热、特殊合金化或复杂的轧制过程，导致生产周期长、能耗高、成本增加。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种460mpa级止裂韧性钢板的生产方法，解决了现有技术中超宽特厚钢板组织粗大、且心表组织差异大、韧性、止裂韧性不足等问题。

2、为了实现上述发明目的之一，本技术一实施方式提供一种460mpa级止裂韧性钢板的生产方法，通过将连铸坯经过加热、轧制、冷却工序得到，其中，

3、所述加热工序中，将连铸坯加热至1150~1250℃，保温时间为(0.3~0.8)t0min，t0为连铸坯的厚度，单位为mm;

4、所述轧制工序中，将加热后的连铸坯在1100~1200℃进行粗轧，单道次压下量≥30mm的轧制道次数不少于2道次，粗轧总压下率≥40%；精轧的开轧温度为1050~1150℃，终轧温度为900~950℃，每道次间等待10~30s，轧制得到目标厚度t≥70mm的钢板；

5、其中，经过轧制后得到的钢板内部形成均匀分布的等轴奥氏体晶粒，晶粒的平均尺寸≤20μm。

6、作为本技术一实施方式的进一步改进，所述轧制工序中，精轧阶段的第一道次轧制的压下率≥15%，最后一道次轧制的压下率＜8%，中间道次的压下率为8~15%，且中间道次的轧制温度在900~1000℃。

7、作为本技术一实施方式的进一步改进，所述冷却工序中，采用以下三种方案中的任一种：

8、方案一：将轧制后得到的钢板空冷至680~720℃，然后以冷却速度≥15℃/s的冷速降温至300~350℃，再空冷至室温；

9、方案二：将轧制后得到的钢板以冷却速度≥20℃/s的冷速降温至750~780℃，然后空冷至680~720℃，再以冷却速度≥15℃/s的冷速降温至300~350℃，最后空冷至室温；

10、方案三：将轧制后得到的钢板以25~40℃/s的冷却速度冷却至250~300℃，再空冷至室温。

11、作为本技术一实施方式的进一步改进，采用方案一冷却后的钢板的组织由细针状铁素体、准多边形铁素体和粒状贝氏体/马氏体-奥氏体组成，大角晶界分数≥70%；采用方案二冷却后的钢板的组织由细晶铁素体、细针状铁素体和粒状贝氏体组成，大角晶界分数为55~70%；采用方案三冷却后的钢板的组织由贝氏体、细针状铁素体和马氏体组成，大角晶界分数为35~55%。

12、作为本技术一实施方式的进一步改进，采用方案一冷却后的钢板的表面组织中细针状铁素体的体积占比为82~90%，准多边形铁素体的体积占比为5~8%，粒状贝氏体/马氏体-奥氏体的体积占比为2~10%，大角晶界分数为80~85%；心部组织中细针状铁素体的体积占比为70~80%，准多边形铁素体的体积占比为10~20%，粒状贝氏体/马氏体-奥氏体的体积占比为5~10%，大角晶界分数为70~80%；

13、采用方案二冷却后的钢板的表面组织中细晶铁素体的体积占比为30~40%，细针状铁素体的体积占比为40~50%，粒状贝氏体的体积占比为10~20%，大角晶界分数为60~70%；心部组织中细晶铁素体的体积占比为35~45%，细针状铁素体的体积占比为45~55%，粒状贝氏体的体积占比为5~10%，大角晶界分数为55~65%；

14、采用方案三冷却后的钢板的表面组织中贝氏体的体积占比为55~65%，细针状铁素体的体积占比为20~30%，马氏体的体积占比为10~15%，大角晶界分数为40~50%；心部组织中贝氏体的体积占比为60~68%，细针状铁素体的体积占比为25~33%，马氏体的体积占比为2~7%，大角晶界分数为35~42%。

15、作为本技术一实施方式的进一步改进，冷却工序后，还包括回火工序，回火工序根据冷却工序中的三种方案分别对应：

16、方案一冷却后的回火工序的回火温度控制为500~530℃，方案二冷却后的回火工序的回火温度控制为520~560℃，方案三冷却后的回火工序的回火温度控制为540~580℃。

17、作为本技术一实施方式的进一步改进，回火工序中的保温时间为1.5t~2.5t，回火保温结束后，以0.5~2℃/s的冷却速度冷却至室温，其中，t为钢板的目标厚度，单位为mm，保温时间的单位为min。

18、作为本技术一实施方式的进一步改进，所述钢板的化学成分以质量分数计包括：c:0.04~0.12%，si:0.1~0.5%，mn:1.0~2.0%，p≤0.015%，s≤0.005%，ni:0.5~1.5%，cr:0.5~1.5%，mo:0.2~0.8%，nb:0.02~0.08%，ti:0.01~0.05%，al:0.015~0.045%，其余为fe及不可避免的杂质。

19、本技术一实施方式还提供一种采用前述的460mpa级止裂韧性钢板的生产方法生产得到的钢板，所述钢板的化学成分以质量分数计包括：c:0.04~0.12%，si:0.1~0.5%，mn:1.0~2.0%，p≤0.015%，s≤0.005%，ni:0.5~1.5%，cr:0.5~1.5%，mo:0.2~0.8%，nb:0.02~0.08%，ti:0.01~0.05%，al:0.015~0.045%，其余为fe及不可避免的杂质。

20、作为本技术一实施方式的进一步改进，所述钢板的化学成分以质量分数计包括：c:0.06~0.10%，si:0.1~0.5%，mn:1.5~1.7%，p≤0.010%，s≤0.003%，ni:0.7~1.0%，cr:0.6~1.0%，mo:0.25~0.50%，nb:0.025~0.045%，ti:0.01~0.015%，al:0.015~0.045%，其余为fe及不可避免的杂质。

21、作为本技术一实施方式的进一步改进，所述钢板表面和心部的屈服强度差值≤30mpa，钢板心部的-60℃冲击功相较表面波动≤15%。

22、作为本技术一实施方式的进一步改进，钢板屈服强度≥460mpa，抗拉强度为570~720mpa，断后延伸率≥17%，在-10℃下的止裂韧性kca值≥8000 n/mm3/2。

23、本技术提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

24、本技术提供的460mpa级止裂韧性钢板的生产方法中，控制精轧时每一道次轧制结束后等待的时间，使得先前变形奥氏体发生充分再结晶，形成大量新的、细小的、无位错或低位错密度的等轴奥氏体晶粒，重复“轧制-再结晶-轧制-再结晶”的循环，使钢板内部的奥氏体晶粒被逐渐细化，并趋于均匀分布，使得超厚钢板内外组织差异较小，强度差异小。