[发明专利]一种工程机械用高强度钢材的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业技术领域，具体涉及一种工程机械用高强度钢材的生产工艺。

背景技术

高强度钢作为一种特种钢材，集中体现了一个国家冶金水平的高低，高强度钢材按用途可分为高强度压力容器用调质钢板、高强度工程机械用钢、高强度船体结构用钢等，同时铁路列车原油运输槽罐及水电站压力钢管的需求也很大，目前我国高强度调质钢板供应中的大部分仍然是从国外进口的。

高强度钢的定义是相对于时代要求的技术进步程度而在变化的。一般讲，屈服强度在1370MPa以上，抗拉强度在1620 MPa以上的合金钢超高强度钢。按其合金化程度和显微组织可分为低合金中碳马氏体强化超高强度钢、中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢、高合金中碳Ni—Co型超高强度钢、超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢、半奥氏体沉淀硬化型不锈钢等。

其中，超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢，通常称马氏体时效钢；钢的基体为超低碳的铁镍或铁镍钴马氏体；其特点是，马氏体形成时不需要快冷，可变温及等温形成；具有体心立方结构；硬度约为HRC20，塑性很好；加热时不出现低碳马氏体中发生的回火现象，并有很大的逆转变温度迟滞，因而可以在较高温度进行马氏体基体内的时效硬化。在这样的高镍马氏体中含有能引起时效强化的合金元素，借助于时效强化，从过饱和的马氏体中析出弥散分布的金属间化合物，使钢获得高强度和高韧性。按镍含量，马氏体时效钢分为25%Ni、20%Ni、18%Ni和12%Ni等类型。18%Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍（18%）-钻（8.5%）合金，包括3个牌号：18%Ni（200）、18%Ni（250）、和18%Ni（300）（200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi）。这种钢是通过金属间化合物的析出使钢强化。借无碳的马氏体基体取得高塑性，最后达到很高的强度塑性配合。这类钢具有良好的成形性能、焊接性能和尺寸稳定性，热处理工艺也较简单，用于航空、航天器构件和冷挤、冷冲压模具等。但是这种钢材成分配比要求严格，锻造难度大，生产成本高昂，不适合大规模推广应用。

目前高强度调质钢的生产工艺大多采用“中板轧机热轧+离线淬 火+离线回火”的工艺进行生产。如国内90年代初，武汉钢铁公司首 先采用“离线淬火+回火”工艺生产高强度调质钢板，填补了国内空白，部分高强度调质钢可替代进口，但是应用该工艺的生产成本依然相对较高，且生产的钢材强度也不够大。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种工程机械用高强度钢材的生产工艺，应用该工艺生产的钢材强度高，具有优异的低温韧性，且生产成本相对较低，可以满足工程机械用钢的需求。

一种工程机械用高强度钢材的生产工艺，其特征在于：所述钢材化学成分组成按质量比如下：

C：0.21-0.25%，Cr：0.75-0.83%，

Ca：0.64-0.72%，AL：0.30-0.45，

Si：0.32-0.35%，Ni：0.15-0.22%，

Re：0.17-0.23%，Y：0.14-0.19%，

Ti：0.12-0.17%，Zr：0.38-0.42%，

Ge：0.16-0.22%，B：0.45-0.48%，

W：0.34-0.46%，Mo：0.16-0.21%，

Mg：0.17-0.24%，Mn：0.51-0.64%，S≤0.04%，P≤0.06%，

稀土金属：0.13-0.26%，余量为Fe；还包括下列生产加工的工艺步骤：

（1）钢水预处理：按上述成分组成比例投入物料，在高炉中冶炼得到含有所需各元素的钢水，转炉出钢过程中按比例加入足量的硅锰合金和铝合金，并使用合成渣进行渣洗，出钢结束后喂入铝线，控制钢水中AlD的含量低于0.30%；LF冶炼过程采用CaO、Al₂O₃造渣，冶炼过程全程吹入氩气，造白渣后搅拌5-10Min，LF冶炼结束后控制钢水中AL含量在0.30-0.45%之间，Mn含量在0.51-0.64%之间；钢水在VD真空处理过程中全程吹氩气，在50-70Pa状态下保持12-20min，确保钢水中氢含量低于0.002%，破真空后保持软吹状态15-30min。