[发明专利]一种高强度钢、高强度钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种高强度钢及其制造方法。

背景技术

目前，工程机械及钢结构件逐渐向着大承重、轻量化方向发展。特别是对于承受高载荷的钢结构件来说，减少结构的自重不仅可以降低材料成本，还有利于提高钢结构件的承载能力。然而，在减轻结构自重的情况下，同时还要保障结构件的安全性是一个两难的问题。这是因为高强钢的焊接难点在于必须保证焊接部件的热影响区的韧性，而另外一方面，对于钢结构件而言，由于加工组装过程主要依靠焊接加工工艺，焊接加工所需的工作量较大，因此，为了提高工作效率，必须采用较大线能量的焊接工艺以提高生产效率。因此，如何使得高强高韧的结构件母材在较大热输入量的条件下还能保证焊接接头的强度和韧性也是一项亟待解决的技术问题。

公开号为CN1146784A，公开日为1997年4月2日，名称为“低温韧性优良的可焊性高强度钢”的中国专利文献公开了一种超高强度钢。该专利文献所公开的超高强度钢在低碳-高Mn-Ni-Mo-微量Ti系钢中进一步添加了Cu、B、Cr、Ca及V等元素，在钢中将显微组织规定成含有由平均奥氏体粒径(dr)为10μm以下的未再结晶奥氏体转变而成回火马氏体+贝氏体混合组织(该组织具有60％以上的回火马氏体)，或规定成由未再结晶奥氏体转变而成具有90％以上的回火马氏体的微观组织，且将P值规定在1.9～4.0的范围内。上述专利文献公开了该高强度钢的焊接热输入量为5kJ/cm，然而，在实际生产中，钢结构部件的焊接热输入量远远超过该数值，通常要达到15kJ/cm以上。为此，在处于相对较大的焊接热输入量的情况下，该高强度钢的热影响区晶粒会明显长大，从而导致该钢材料的强度急剧下降。

公开号为CN101397640A，公开日为2009年4月1日，名称为“屈服强度960MPa级焊接结构钢”的中国专利文献记载了一种超高强度焊接结构钢。该专利文献所公开的焊接结构钢包括化学元素(以wt.％计)：C：0.14～0.19wt.％、Si：0.15～0.40wt.％、Mn：1.40～1.7wt.％、Mo：0.41～0.60wt.％、B：0.0005～0.002wt.％、CR：0～0.50wt.％、Ni：0～0.40wt.％、Nb：0～0.03wt.％、Ti：0.010～0.050wt.％、Als：0.01～0.06wt.％、P≤0.020、S≤0.010，其余为Fe及不可避免杂质，同时还需要满足：碳当量CEV(％)<0.65或PCM(％)<0.35。该焊接结构钢的-20℃冲击功为52J，因此其韧性是低于本技术方案的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度钢，其具有足够高的抗拉强度，良好的低温韧性及优良的焊接性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种高强度钢，其化学元素质量百分比含量为：

C：0.11-0.18％，

Si：0.1-0.4％，

Mn：1.0-1.6％，

Cr：0.25-0.9％，

Mo：0.10-0.50％，

W：0.10-0.55％，

Nb：0.01-0.08％，

V：0.01-0.12％，

Ni：0.10-0.40％，

B：0<B<0.0020％，

N：0＜N≤0.004％，

Ti：0<Ti≤0.010％，

O：O<0.0030％，

S：S<0.005％，

Ca和Mg：Ca+Mg：0.001-0.005％，

余量为Fe和其他不可避免的杂质；

此外还满足关系式：(B+Ti)/N>1。

本发明所述的高强度钢中的各化学元素的设计原理为：

碳：C是确保基体强度的必要化学元素。在本技术方案中，若C含量低于0.11％时，其不能令钢材料达到所需的强度。不过，若C含量高于0.18％时，将影响钢材料的可焊性，并且使得钢材料的受热影响区的韧性降低。为此，本发明所述的高强度钢中的C含量需要控制为0.11-0.18％。

硅：Si在钢中作为脱氧剂。为了达到脱氧效果，至少需要加入0.1％的Si。然而，如果加入太多的Si就会降低钢材料的可焊性和韧性。对于本发明的高强度钢来说，应当将Si含量设定为0.1-0.4％。