Двофазна високоміцна листова сталь (варіанти) і спосіб її одержання

1. Двухфазная высокопрочная листовая сталь, имеющая ферритную фазу, отличающаяся тем, что обладает хорошей свариваемостью, имеет предел прочности при растяжении после деформации на 1-3 % по меньшей мере около 758 МПа (110 ksi) и содержит ферритную фазу и около 40-80 об.% мартенсит/бейнитной фазы, в которой объёмная доля бейнита не превышает 50 %, причём ферритная фаза включает частицы карбида или карбонитрида ванадия, ниобия или молибдена и их смесей диаметром не более 50 2. Сталь ангстрем.по п.1, отличающаяся тем, что она имеет однородную микроструктур у по всей толщине стального листа, толщина которого достигает по меньшей мере 15 мм. 3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что мартенсит/бейнитная фаза содержит остаточные плёнки аустенита толщиной 725°С, но 0,05%) содержании алюминия появляется тенденция к образованию включений но не более 10, а предпочтительно - не более типа АІ 2О3 , отрицательно влияющих на вязкость 5мкм. Высокопрочные стали обязательно должны стали и её ЗТВ. Ванадий добавляют для дисперобладать рядом свойств, достигаемых сочетанием 11 44745 12 сионного упрочнения при выпадении мелких часработки. Температурная граница между температиц VC в стали при отжиге и в её ЗТВ при охлажтурными диапазонами рекристаллизациии и исдении после сварки. Будучи в растворе, V способключения рекристаллизации аустенита зависит от ствует повышению твёрдости стали при закалке. температуры нагрева перед прокаткой, конценПоэтому он полезен для сохранения прочности траций углерода и ниобия и степени обжатия, досвысокопрочной стали в ЗТВ. Верхний предел тигнутого за проходы прокатки. Для каждого со0,15% установлен потому, что избыток V приводит става стали эта температура может быть к растрескиванию при сварке на холоду в полевых определена либо экспериментально либо расчёусловиях, а также ухудшает вязкость стали и её тами на модели. ЗТВ. Вследствие межфазного выделения частиц Трубу изготовляют из листа известным метоV(C, N) диаметром не более, чем около 50, преддом UOE, согласно которому лист изгибают U- и почтительно 10-50 ангстрем, он также служит затем O-образно и O-образную заготовку раздают сильным упрочнителем эвтектоидного феррита. на 1 - 3%. Формование и раздача с сопутствуюМолибден повышает упрочняемость стали при щими эффектами механического упрочнения непосредственной закалке с образованием прочобеспечивают максимальную прочность трубы ной микроструктуры матрицы и обеспечивает дисдля трубопровода. Следующие примеры служат персионное упрочнение при отпуске вследствие для иллюстрации изобретения. выпадения частиц Мо2С и NbMo. Избыток Мо спо500 - фунтовую (226,8кг) порцию сплава с собствуе т растрескиванию при сварке на холоду в приведенным ниже химическим составом получиполевых условиях и ухудшает вязкость стали и её ли методом вакуумно - индукционной плавки, разЗТВ, поэтому установлен верхний предел 0,8%. лили в заготовки, оттянули в плиты толщиной Хром также повышает упрочняемость стали при 102мм (4 дюйма), нагрели за два часа до 1240°С и непосредственной закалке. Он улучшает сопроподвергли горячей прокатке в режиме согласно тивление коррозии и РВВ. В частности, он предтаблице 2. почтителен для предотвращения доступа водорода, ибо способствует образованию на поверхности Таблица 1. стали оксидной пленки с высоким содержанием Химический состав (мас.%) Сr2O3. При концентрации Сr 20мм) ходится вблизи этой температуры. Поэтому темскорость резкого охлаждения от температуры чиспературное окно для получения двухфазного товой прокатки должна быть в диапазоне 20 сплава равно примерно 75°С. В таблицу 3 сведе100°С/с, а более предпочтительно в диапазоне 30 ны данные о температуре при чистовой прокатке, - 40°С/с. Готовый продукт имел толщину 20мм и температуре закалки, объёмных долях и микротвёрдости по Виккерсу. 5 6 866 852 Продолжение таблицы 2. 7 25 829 Задержка (переворот листа на ребро) 8 20 750 Быстрое охлаждение водой до комнатной температуры ** Таблица 3. Взаимосвязь двухфазной микроструктуры и режимов термомеханической обработки Температура чисто- Нач. темп-pa Мартенсит/ бейСплав* Феррит, % Твердость, Нv вого валка, °С закалки, °С нит, % А1 800 100 260 А2 750 55 261 A3 750 40 261 А4 725 25 237 * Химическими состав указан в таблице 1. Хотя стали с большей объёмной долей второй (мартенсит/бейнитной) фазы обычно характеризуются плохой текучестью и вязкостью, стали согласно изобретению отличаются текучестью, достаточной для формования и раздачи сплава в UOE-процессе. Её обеспечивают поддержанием эффективных размеров таких элементов микроструктуры, как агрегат мартенсита (менее 10 мкм) и каждая отдельная частица в нём (менее 1мкм). На фиг. 1 (сделанном сканирующим электронным микроскопом микроснимке) видна двухфазная содержащая феррит и мартенсит микроструктура, полученная в режиме A3. Все двухфазные стали продемонстрировали высокую однородность микроструктуры по всей толщине листа. Трансмиссионный электронный микроснимок на фиг. 2 показывает очень тонкую дисперсию межфазных частиц в зоне феррита стали A3. Как ОбоФеррит/ значе- мартенсит, ние %* А2 45/55 A3 60/40 Расположение вдоль поперек вдоль поперек Предел прочности при разрыве, Мпа (ksi)** 809(117,4) 828(120,1) 802(116,3) 818(118,7) * Включая небольшое количество бейнита и сохранившегося аустенита. ** Согласно техническим условиям Е8 Американского общества по испытанию материалов (ASTM). Благодаря отличным показателям механического упрочнения этих микроструктур после 2% правило, вблизи границ второй фазы виден равномерно распределенный но объёму эвтектоидный феррит объёмная доля которого возрастает по мере снижения температуры закалки. Трансмиссионные электронные микроснимки на фигурах 3а и 3б показывают природу второй фазы заявленных сталей. Здесь видны преимущественно пластинчатая мартенситная микроструктура с некоторым количеством бейнитной фазы. Мартенсит выглядит как тонкая (толщиной менее 500 ангстрем) плёнка, а сохранившийся аустенит виден на темном поле (фиг. 3б) вблизи границ пластинок. Эта морфология мартенсита обеспечивает не только прочную, но и вязкую втор ую фазу, и способствуе т как упрочнению, так и обеспечению хорошей вязкости двухфазной стали. В таблице 4 показаны предел прочности при разрыве и текучесть двух образцов сплава А. Таблица 4. Прочность остат. при: деформа- Общее удлиудл. 0,2% МПа ции 2% MПа (ksi) нение % (ksi) 664(96,3) 762(110,5) 23,3 601(87,2) 774(112,2) 19,2 545(79,0) 758(110,0) 25,2 561(81,4) 775(112,4) 21,1 удлинения при формовании труб желаемый минимум предела прочности оказывается по меньшей мере на уровне 689МПа (100ksi), предпочтительно 758МПа (110ksi). В таблице 5 показана ударная вязкость по Шарпи при испытании при 40°С и - 76°С продольно вырезанных из сплава А4 образцов с V-образным надрезом (Технические 15 условия Е23 ASTM). Сплав 44745 16 Таблица 5 Энергия, Дж Температура, °С 75/25 - 40 301 - 76 А4 Феррит/мартенсит, % 269 Приведенные в таблице 5 значения энергии удара показывают отличную вязкость заявленной стали при - 40°С на уровне по меньшей мере 100, предпочтительно около 120Дж. Ключевым аспектом изобретения служит высокопрочная сталь с хорошей свариваемостью и высоким сопротивлением разупрочнению в ЗТВ. Для испытания на растрескивание на холоде и разупрочнение ЗТВ были выполнены лабораторные сварные швы. Приведенный на фиг. 4 пример ярко показывает, что в отличие от известных сталей, например коммерчески доступной стали для трубопроводов Х100, заявленная двухфазная сталь не подвержена значительному или ощутимому разупрочнению в ЗТВ. В составе стали же Х100, напротив, наблюдается разупрочнение ЗТВ на 15% в сравнении с основным металлом. В заявленной стали ЗТВ сохраняет, по меньшей мере, около 95%, предпочтительно, по меньшей мере, около 98% прочности основного металла. Такая прочность достигается, когда подача тепла на сварку находится в пределах 1 - 5кДж/мм. 17 44745 18 19 44745 20 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хо хлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90