[发明专利]一种高均质大规格超高强度钢锭及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及超高强度钢冶金领域，尤其涉及一种高均质大规格超高强度钢锭及其制造方法，该钢锭锻造成∮400mm-500mm直径的钢棒的纵向力学性能：R_m≥1800MPa，R_p0.2≥1470MPa，A≥10％，Z≥44％，20℃下A_ku≥60J，横向力学性能与纵向力学性能之比达到92％以上，达到了高均质的要求，其低倍组织中的白斑、暗斑、径向偏析、年轮状偏析分别达到AAAB级，优于按ASTMA604-93检验的低倍组织合格级别。 

背景技术

超高强度钢分为低合金超高强度钢、马氏体时效钢、二次硬化钢，一般强度大于1400MPa，一般用途的钢种，其横向性能(除强度外)延伸率、断面收缩和冲击韧性通常是纵向性能的75～85％，如：30CrMnSiNi2A钢小于∮200mm钢棒，纵向力学性能抗拉强度在1680MPa、冲击韧性在61J，横向力学性能冲击韧性49J；30Cr3SiNiMoVA∮300钢棒，抗拉强度1740MPa，冲击韧性52J，横向力学性能冲击韧性40J；00Ni18Co8Mo5TiAl钢∮200钢棒，强度在1750～1850MPa，冲击韧性在55～70J，横向冲击韧性41～60J；多年来数据统计，钢的冲击韧性比较分散，对于大规格材料其冲击韧性比小规格材还要低。常规用途的材料通常不要求横向性能，钢锭锻轧时直接拔长，由于纵向变形大，横向变形小，成品力学性能延伸率、断面收缩率、冲击韧性只有纵向性能的75～85％，即纵横向性能差异大，钢材各向异性明显，即钢材均匀性和各向性能一致性不好。 

均质化：产品质量均匀即化学成分、组织、各方向力学性能均匀并趋于一致，通常把力学性能横纵向性能之比大于90％的材料称为高均质材料。用常规的制造方法不能满足这种要求，因此，必须进行均质化制造。 

随着高科技产品要求的提高，特别是横向性能要求高的产品，要求均质化。 

GB/T3077规定最大尺寸规格是直径∮400mm，大于∮400mm直径的 材料称为大规格材。而生产大规格钢棒为了保证成品钢棒性能需要加大钢锭尺寸，否则，由于锻造比低，钢锭加工过程中因铸造组织(树枝晶)不能彻底破碎，影响钢的性能。 

如某工程用材料尺寸规格∮400～∮550mm，要求(纵向)：R_m≥1760MPa，R_p0.2≥1350MPa，A≥8％，Z≥40％，A_ku≥60J，横向冲击韧性要求达到纵向性能的90％以上，低倍组织按ASTMA604-93检验，低倍组织合格级别应优于表1所示的规定。 

表1 

黑斑 白斑 径向偏析 环状组织 A A B B

现有的相关专利，如中国专利CN102212760A的新型无钴高强高韧钢G50，该钢种的化学成分(wt.％)为：C：0.26-0.30，Mn：0.40-0.75，Si：1.70-2.10，Cr：0.90-1.20，Ni：4.3-4.86，Mo：0.50-0.70，Nb：0.02-0.04，抗拉强度≥1680MPa、冲击韧性达到≥60J，但其仅试制了小于∮320mm钢棒，不属于大规格钢棒级别，无法预料采用该成分生产的大规格钢棒的均质性。30CrMnSiNi2A钢淬透性不能满足≥∮400mm钢棒的要求，强度也达不到其要求。国外有关高均质钢未见相关资料报道。 

发明内容