[发明专利]一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐低温高韧性的高强低合金圆钢及其制备方法，所述圆钢化学成分及质量百分含量为：C：0.11～0.12％、Si：0.26～0.38％、Mn：1.34～1.45％、Cr：0.10～0.15％、Ni：0.20～0.30％、Cu：0.02～0.04％、Al：0.033～0.058％、V：0.079～0.086％、Nb：0.021～0.025％、P≤0.020％、S≤0.008％、N≤80ppm、O≤18ppm、H≤1.5ppm，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。本发明采用控轧控冷工艺轧制，连铸坯加热到1150～1250℃，加热时间为2.7～4h，粗轧温度为1120～1180℃，中轧温度为1070℃～1140℃，精轧温度为920℃～1020℃，控制冷却到650℃左右，然后入缓冷坑自然冷却到温度≤150℃。所生产的产品屈服强度≥450MPa、抗拉强度≥600MPa、延伸率≥21％、‑60℃纵向冲击功≥70J，焊接性良好，形成冷裂的倾向小。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢及其制备方法。

背景技术

严寒地区矿山开采、能源资源开发越来越多，工程机械上的零部件也应适应低温环境，因此对钢材的低温韧性要求也越来越严格，兼具低温韧性的同时还要具备高强度、良好的焊接性等优良的性能。

中国专利CN 104471098 B申请公开了“低合金高强度结构钢”，中国专利CN108342656 A申请公开了“一种超高强度汽车结构钢及其生产方法”，所公开的低合金结构钢的低温韧性温度分别为-40℃和0℃不如本发明中-60℃的温度低，且比本发明钢的化学成分方面多加了成本较高的Mo和Ti合金。中国专利CN 107236909 B申请公开了“可用于-60℃低温环境的高强度、高韧性耐腐蚀钢及其生产方法”，所公开钢的成本要比本发明钢的成本高很多，且含有稀有金属Zr和Ta。中国专利CN 104451379 A申请公开了“一种高强度低合金铌钒结构钢及其制备方法”，与本发明钢化学成分不同且未公开钢的各项物理性能。

发明内容

基于上述不足，本发明的目的在于，提供了一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢及其制备方法，该钢种相对成本低、低温下韧性高、良好的焊接性、综合力学性能良好。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢，所述耐低温高韧性的高强度低合金圆钢的化学成分及质量百分含量为：C：0.11～0.12％、Si：0.26～0.38％、Mn：1.34～1.45％、Cr：0.10～0.15％、Ni：0.20～0.30％、Cu：0.02～0.04％、Al：0.033～0.058％、V：0.079～0.086％、Nb：0.021～0.025％、P≤0.020％、S≤0.008％、N≤80ppm、O≤18ppm，H≤1.5ppm，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。

Cr元素在钢中形成稳定而硬的碳化物，为了能显著提高强度硬度同时塑性和韧性又不明显降低，设计Cr元素的含量最高取0.15％。

Ni元素是提高钢材韧性最有效的合金元素，其韧化的机理是使材料基体本身在低温下易于交叉滑移，从而提高韧性，因此为了提高钢材的低温韧性Ni元素的含量最高取0.30％。

V元素极易与碳结合形成碳化物，由于VC的溶解温度较高，钢在淬火过程中会存在部分细小未溶的VC，有效钉扎晶界，阻碍晶界的迁移进而达到细化晶粒，提高材料的强韧性，考虑成本原因，设计V元素最高取0.086％。

Nb元素可细化晶粒、阻止再结晶、延迟相变，可起到阻止奥氏体长大，细化奥氏体和铁素体晶粒，产生沉淀强化作用，进而提高钢的强度，设计Nb元素最高取0.025％。