[发明专利]一种高韧性合金钢及其熔炼方法

说明书

本发明公开了一种新型高韧性合金钢及其熔炼方法，熔炼方法包括如下步骤：将低硫磷废钢作为炉料放入电弧炉内熔化，并加入Mo；炉料熔化80‑90%后，加入渣料；炉料全熔为钢水后在渣料上加入缓释脱氧剂；扒渣，新渣形成后向钢水中加入Cr、W和Mn，并加入沉淀脱氧剂；向渣料表面分批加入扩散脱氧剂，同时利用电弧炉底吹惰性气体搅拌，1500‑1600℃下精炼1‑1.5h，精炼结束前5‑10min向钢水中加入V；向钢水中补加Si和Co，继续熔炼10‑15min；加入终脱氧剂脱氧后出钢浇注。本发明合理控制反应条件、合金料加入顺序及脱氧剂的形式，熔炼出的高韧性合金钢同时具有较高硬度和强度，且节约原料，降低成本。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，尤其是涉及一种高韧性合金钢及其熔炼方法。

背景技术

进入21世纪后，高层建筑、深层地下和海洋设施、大跨度重载桥梁、轻型节能汽车、石油开采和长距离油气输送管线、军用舰艇、航空航天器、高速铁路设施、能源设施等国民经济的各个部门都需要性能高、使用寿命长且成本低的合金钢，合金钢的开发具有重要意义。

现有技术中，合金钢一般使用熔炼的方法制备。例如，在中国专利文献上公开的“一种合金钢精铸件的熔炼方法”，其公告号CN107312965A，通过炉料准备、熔炉通电加温、翻拌、检测、造渣、合金料添加、集渣、检测出钢即可。

但传统的合金钢组分及熔炼时的工艺，使合金钢具有高韧性和良好的疲劳强度时，硬度和强度一般就会较低，因此如何熔炼出同时具有高硬度、高强度的高韧性合金钢，还有待探索。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的合金钢具有高韧性和良好的疲劳强度时，硬度和强度一般就会较低的问题，提供一种高韧性合金钢及其熔炼方法，使得熔炼出的高韧性合金钢具有高速钢的高硬度和高强度的同时具有较高的韧性和抗疲劳强度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高韧性合金钢，各组分的质量分数为：C 0.68-0.73％，Si 0.80-1.20％，Mn0.3-0.4％，Cr 7.00-7.50％，V 1.70-2.20％，Mo 2.00-2.30％，W 0.40-0.70％，Co≤0.30％，P≤0.03％，S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质；

或C 0.78-0.85％，Si 0.20-0.40％，Mn 0.25-0.40％，Cr 4.00-4.60％，V 0.90-1.10％，Mo 7.25-7.75％，W 1.60-1.90％，Co≤0.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；

或C 0.68-0.76％，Si 0.90-1.20％，Mn 0.35-0.45％，Cr 7.50-8.50％，V 0.30-0.50％，Mo 2.00-2.50％，W 0-0.50％，Co 0.75-1.25％，P≤0.025％，S≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。

在合金钢中加入硅，能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，加入1-1.2％的硅，强度可提高15-20％；硅和钼、钨、铬等元素结合能提高材料的抗腐蚀性、抗氧化性和耐热性；在合金钢中加入锰，不但可以使合金钢有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能；在合金钢中加入钒，可细化组织晶粒，提高强度和韧性，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力；在合金钢中加入钴，制得的合金钢可以作为电极材料。

磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变差，降低塑性，使冷弯性能变坏，因此通常要求钢中含磷量小于0.045％，本发明中P控制在0.003％或0.025％以下。硫在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性，所以通常要求硫含量小于0.055％，本发明中S控制在0.025％或0.020％以下。