[发明专利]一种抗拉强度1100MPa级超高强韧钢及其制造方法

说明书

一种抗拉强度1100MPa级超高强韧钢及其制造方法，该钢化学成分重量百分数为：C：0.245～0.350％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.20～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr：0.30～1.20％、Mo：0.20～0.80％、Ni：2.00～3.70％、Cu：0～0.30％、Nb：0～0.08％、V：0～0.12％、Al：0.01～0.08％、Ti：0.003～0.06％、Ca≤0.005％、H≤0.0002％、N≤0.0120％、O≤0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用淬火+回火热处理，获得回火马氏体+回火贝氏体和残余奥氏体组织。本发明钢的屈服强度≥900MPa、抗拉强度≥1100MPa、夏氏冲击功Akv(‑20℃)≥70J，延伸率≥15％，断面收缩率≥50％，具有良好的强度、低温韧性和塑性，可用于制造R6等级的高性能海洋平台系泊链等。

技术领域

本发明涉及具有良好低温韧性的超高强度钢材，具体涉及一种抗拉强度1100MPa级超高强韧钢及其制造方法。

背景技术

高强韧钢棒材应用于海洋平台系泊链的生产和高安全性机械及结构类部件。随着深海的海洋资源开发，海洋平台大型化、结构和功能复杂化，对海洋平台系泊链的要求也日益提高。海洋平台系泊链的使用环境恶劣，承受高的抗拉载荷、海浪运动时海水冲击、海水侵蚀和微生物腐蚀的影响。海洋平台系泊链用钢目前主要包括R3，R3S、R4、R4S、R5等。对应的抗拉强度分别是690MPa、770MPa、860MPa、960MPa和1000MPa。大型海洋平台需要更高强度级别和更高冲击韧性的系泊链用钢。

国内外对高强韧钢材有较多的研究，通常选取适当的化学成分，采用控制轧制控制冷却或淬火回火工艺，生产满足力学性能要求的高强韧钢材。采用控轧控冷方式生产高强度钢材，在轧制和冷却过程中控制难度较大，影响钢力学性能的整体均匀性。采用淬火回火工艺生产高强度钢材，通过优化合金元素和碳元素的含量，提高钢的淬透性，使钢在冷却过程中形成马氏体组织。马氏体是碳固溶在铁原子体心立方晶格中，使bcc晶格沿c轴方向延伸形成的正方晶格，此类的组织具有较高的强度和硬度。以马氏体为主的高强度钢材，由于应变贮存能达到1000J/mol，位错密度大，导致低温冲击功较差。马氏体型高强度钢种内部存在高密度位错和亚晶界，在拉伸过程中出现微小缺陷如微裂纹的情况下会迅速断裂失效，延伸率较低。结合海洋平台对系泊链的要求及目前高强韧产品的研发进展，需开发具有更好强韧性匹配、优良的延伸性能的钢材。

中国专利CN103667953A公开了一种低环境裂纹敏感性超高强韧性系泊链钢，该钢中C：0.12～0.24％，Mn：0.10～0.55％，Si：0.15～0.35％，Cr：0.60～3.50％，Mo：0.35～0.75％，N≤0.006％，Ni：0.40～4.50％，Cu≤0.50％，S≤0.005％，P：0.005～0.025％，O≤0.0015％，H≤0.00015％，采用上述成分和两次淬火工艺生产高强韧系泊链钢，其抗拉强度≥1110MPa，屈强比0.88～0.92，延伸率≥12％，断面收缩率≥50％，-20℃的冲击功(Akv)≥50J。但该钢的微观组织为上贝氏体+下贝氏体+马氏体、上贝氏体+下贝氏体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗拉强度1100MPa级超高强韧钢及其制造方法，该钢的抗拉强度达到1100MPa级，同时具有良好的低温韧性和延伸率，可以用于海洋平台系泊链、汽车和机械结构等需要高强韧钢的场合。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：