[发明专利]一种中镍低锰高性能海洋环境用钢

说明书

本发明公开了一种中镍低锰高性能海洋环境用钢，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%～0.05%，Ni：3.0%～4.2%，Mn：1.0%～2.1%，Si：0.1%～0.3%，P≤0.008%，S≤0.006%，余量为铁和不可避免的杂质。可获得最终组织为马氏体和铁素体复相组织的钢板，使其屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥570MPa，伸长率≥23%，同时又具有良好的耐腐蚀性能，在不增加成本的同时能够更好的达到使用要求。

技术领域

本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种中镍低锰高性能海洋环境用钢及制备方法。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的石油和天然气资源，具有巨大的经济效益，能源战略意义深远。海洋资源开发的加强，对海洋环境用钢的强度、低温韧性及耐蚀性等要求也不断提升。随着海洋环境用钢的应用不断增多，关于高强钢成分、工艺以及性能之间的研究也越来越多，成分的微调会对钢板的性能产生很大的影响。根据相关研究，适当添加锰和镍等合金元素，可以使钢获得良好的力学性能，同时具有良好的耐蚀性能和一定的低温韧性。

镍元素的添加可提高钢的强度，保持良好韧性，而又具有极低的变脆温度，可获得良好的低温韧性。镍是扩大奥氏体区元素，增强奥氏体的稳定性，所以即使在-196℃时也不转变；镍加入钢中可以与α-Fe固溶形成固溶体，镍的固溶提高了基体交叉滑移的能力，削弱了间隙原子与位错的相互作用，因而有利于改善强度和塑性，从而改善韧性。Ni的晶格常数与γ-铁相近，所以可成连续固溶体，有利于提高钢的淬硬性；镍可使钢具有均匀的奥氏体组织，从而改善耐蚀性；添加镍元素的钢一般不易过热，所以它可阻止高温时晶粒的增长，仍可保持细晶粒组织。但是镍元素价格昂贵，如果大量添加则会增大钢的生产成本。锰能增加奥氏体的稳定性，扩大γ相区得奥氏体，降低淬火时的临界冷却速度，在奥氏体锰钢中获得足够高的塑性和很高的耐磨性。目前，已经研究和开发的中锰新型海洋环境用钢，显微组织为马氏体、残余奥氏体以及铁素体等，这类钢具有高强韧性，但腐蚀方面相对薄弱。

结合海洋环境用钢的发展趋势，以“以锰代镍”为研究思路，采用低碳中镍的合金化设计，控制镍元素的质量百分数含量在3%～4%，适当添加的锰元素，开展基础理论研究，设计相应的成分和生产工艺，研究与开发海洋环境用高强钢，使其耐腐蚀性能和低温韧性适合海洋服役环境下的应用要求。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种中镍低锰高性能海洋环境用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%～0.05%，Ni：3.0%～4.2%，Mn：1.0%～2.1%，Si：0.1%～0.3%，P≤0.008%，S≤0.006%，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种中镍低锰高性能海洋环境用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.044%，Ni：3.01%，Mn：2.045%，Si：0.173%，P：0.008%，S：0.005%，余量为铁和不可避免的杂质。

前所述的一种中镍低锰高性能海洋环境用钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.045%，Ni：4.087%，Mn：1.012%，Si：0.195%，P：0.008%，S：0.005%，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明的另一目的在于提供一种中镍低锰高性能海洋环境用钢的制备方法，采用淬火+回火的热处理方法，包括以下步骤：

S1、按照设计的化学成分和配比选择原料进行熔炼，浇铸成钢锭；

S2、钢锭在1150℃均匀化处理2h后，在1000～1100℃进行锻造，形成锻坯；

S3、锻坯在1200℃均匀化处理2h后，在980～1100℃进行多道次热轧，形成10mm厚度的热轧板；