[发明专利]一种耐低温高强度合金钢材料

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体地说是涉及一种耐低温高强度合金钢材料。

背景技术

随着科学技术的进步，海洋工程、港口机械、桥梁等行业广泛用到低温技术，低温压力容器是低温技术中的关键设备，合金钢是制备低温压力容器的常用材料，但是普遍存在低温脆性破坏的问题，低温脆断是在没有预兆的情况下突然发生的，危害性很大。目前，多数合金钢保证了强度，但低温韧性、耐候性较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种耐低温高强度合金钢材料及其制备方法，具有优异的低温韧性、耐冷脆性和高强度性，使用寿命长，生产工艺简单。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种耐低温高强度合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.1-0.2、锰3.2-3.5、硅1.5-1.7、钼2.2-3.2、钛2.0-2.2、铬1.5-2.5、锫0.3-0.5、铌0.08-0.12、铜0.01-0.03、磷≦0.04、硫≦0.04、余量为铁。

优选地，所述的耐低温高强度合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.13、锰3.4、硅1.6、钼2.8、钛2.1、铬1.7、锫0.4、铌0.11、铜0.02、磷≦0.04、硫≦0.04、余量为铁。

所述的耐低温高强度合金钢材料的制备方法，包括以下制备步骤：

（1）熔炼：向电炉内加入工业纯铁、锰铁、工业纯铝等合金及金属原料，加热使之全部融化，在900-1000℃温度下维持30分钟，出炉温度为650-700℃；

（2）浇铸：加入到铸模中成型，得到初品，浇铸温度为1200-1300℃；

（3）铸后热处理：将初品升温至700-800℃，保温处理30-40分钟，再冷却至450-550℃进行空冷处理；然后再升温至600-700℃，保温处理30-40分钟，再进行水淬处理；

（4）清理表面以及产品验收、进库。

步骤（3）中所述的水淬处理是将产品浸入处于常温状态的水介质中进行整体淬火2小时，淬火过程中水介质温度控制120-130℃。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明各合金元素比例合理，特别是碳、锰、硅元素的比例合理，碳元素保证了钢组织的均匀，提高了钢的耐候性，锰和硅元素是重要的强韧化元素，但比例太高会有损于钢的韧性，太低又不能保证钢的强度；同时加入钼、钛、锫、铌元素保证了高锰钢，大大提高了钢的耐低温性，本发明的合金钢材料具有优异的低温韧性、耐冷脆性和高强度性，而且生产工艺简单，具有良好的市场前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

一种耐低温高强度合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.13、锰3.4、硅1.6、钼2.8、钛2.1、铬1.7、锫0.4、铌0.11、铜0.02、磷0.02、硫0.02、余量为铁。

所述的耐低温高强度合金钢材料的制备方法，包括以下制备步骤：

（1）熔炼：向电炉内加入工业纯铁、锰铁、工业纯铝等合金及金属原料，加热使之全部融化，在1000℃温度下维持30分钟，出炉温度为700℃；

（2）浇铸：加入到铸模中成型，得到初品，浇铸温度为1250℃；

（3）铸后热处理：将初品升温至750℃，保温处理35分钟，再冷却至500℃进行空冷处理；然后再升温至650℃，保温处理35分钟，再进行水淬处理；

（4）清理表面以及产品验收、进库。

步骤（3）中所述的水淬处理是将产品浸入处于常温状态的水介质中进行整体淬火2小时，淬火过程中水介质温度控制120℃。

本实施例1的耐低温高强度合金钢材料的机械性能为：拉深强度1320MPa，屈服强度790MPa，-200℃冲击韧性136J/cm2，延伸率16%，断面收缩率32%。