以微合金化结合控制轧制和控制冷却(TMCP)工艺生产非调质高强度钢的工艺方法,在近20年取得了长足的发展。如采用低碳及Nb、Ti等复合添加和TMCP工艺生产以针状铁素体为主控组织的X70、X80钢等,采用超低碳并辅以Cu、Nb、Mo、B等合金元素和TMCP工艺生产的超低碳贝氏体钢,都获得了大量成功的工程应用。这些钢种采用微合金化与控制轧制、控制冷却相结合,通过位错强化、沉淀析出强化、贝氏体亚结构组织细化等主要手段,得到高强度、优异低温韧性和焊接性能的钢铁材料。
对590MPa级压力容器用钢采用低碳加微量Cu、Ni、V等合金元素,采取TMCP加高温回火,要求满足Rm≥590MPa,ReL≥470MPa,A≥17%,-20℃冲击功Akv≥60J的设计要求。其化学成分为(wt%):≤0.16C,0.10~0.35Si,1.0~1.5Mn,≤0.015P,≤0.010S,≤0.25Ni,≤0.18Cu,0.020~0.045V。
试验钢采用工业生产的厚度为18.5mm试板。要求初轧时进行高温大压下,并严格控制道次压下量,精轧时控制开轧温度和压下率等参数,轧后控制钢板冷却温度和返红温度,利用强力矫直机进行矫直,然后分别进行620、650、680℃回火处理,保温时间为70min。
经过对TMCP态和TMCP加回火态试验钢进行的力学性能测试、微观组织观察分析,可得出以下结论:
(1)试验钢完全能满足抗拉强度Rm≥590MPa,屈服强度ReL≥470MPa,伸长率A≥17%,-20℃冲击功Akv≥60J的技术要求,具有良好的强韧性匹配。
(2)试验钢在TMCP态下的组织为铁素体加贝氏体加少量马氏体,断口呈解理特征,回火后组织为铁素体加回火索氏体;断口呈韧窝特征,韧窝中夹杂物主要为Al2O3+MnS的复合夹杂物。
(3)随回火温度的提高,试样断口韧窝变得大而深,分布更均匀,塑韧性得到了较大改善,但强度下降幅度较大。
(4)试验钢的合理回火温度是620~650℃。(子云)