[发明专利]低成本低合金超高强钢及其制造方法

权利要求书

1.一种低成本低合金超高强钢，其特征在于：所述低成本低合金超高强钢包括的化学成分按照质量百分比为C:0.28-0.34%，Mn：0.80-1.10%，Si：0.9-1.20%，P≤0.010%，S≤0.008%，Ni：0.3~1.0%，Cr:0.80-1.10%，Mo：≤0.10%，V：0.07-0.20%，Cu：≤0.15%，Al：0.010~0.040；气体H≤2.0ppm，O≤15ppm，N≤50ppm，五害元素As≤0.006%，Sn≤0.006%，Pb≤0.001%，Sb≤0.006%，Bi≤0.001%，余量为铁。

2.一种低成本低合金超高强钢的制造方法，其特征在于：所述低成本低合金超高强钢包括的化学成分按照质量百分比为C:0.28-0.34%，Mn：0.80-1.10%，Si：0.9-1.20%，P≤0.010%，S≤0.008%，Ni：0.3~1.0%，Cr:0.80-1.10%，Mo：≤0.10%，V：0.07-0.20%，Cu：≤0.15%，Al：0.010~0.040；

气体H≤2.0ppm，O≤15ppm，N≤50ppm，五害元素As≤0.006%，Sn≤0.006%，Pb≤0.001%，Sb≤0.006%，Bi≤0.001%，余量为铁；采用电弧炉冶炼+真空精炼的冶炼方式；其制造过程步骤如下：

步骤1）、配料操作：按照质量百分比原材料选择为20%～50%的优质钢屑、20%～40%的生铁或含镍生铁、10%～30%的返回钢料头；

步骤2）、电炉严格控制终点碳含量，按照质量百分比确保电炉出钢[C]≥0.05%、[P]≤0.003%；

步骤3）、精炼炉加强脱氧操作，根据残铝吹氩喂铝丝2.0-4.0m/t；精炼期间用碳粉1.0-2.0Kg/t、铝粉0.5-1.0Kg/t、硅钙粉或硅铁粉1.0-2.0Kg/t分3-4批次加入钢包精炼炉中进行脱氧并保持还原气氛，白渣保持≥20分钟；

步骤4）、VD真空除气，在≤0.67mbar下保持时间≥15分钟，然后解除真空压力后取样检测成分和气体含量，VD后在线定氢、定氧，控制[H]≤1.0ppm、[O]≤4.0ppm；取玻璃管样分析氮含量，控制[N]≤40ppm；按照质量百分比控制残[Al]0.010～0.040%，出钢前吹氩弱搅拌时间≥15分钟；模铸采取氩气保护措施，减少钢液吸气；

步骤5）、在锻生产时，将坯料装入台车式加热炉，采用三段加热规范，在700℃～800℃预热后快速升温至1200℃～1250℃，坯料均温、保温后获得良好的塑性变形能力；

步骤6）、采用油压机镦粗、拔长开坯和径向锻造机锻造成型：锻造过程始锻温度1250℃～900℃，终锻温度≥750℃；油压机镦粗比2.0～2.3,镦粗后采用上下平砧拔长至正方，倒角至八方400mm～570mm，拔长至正方阶段每道次变形量20%～30%，油压机开坯后直接转运至径向锻造机；径向锻造机成型阶段每道次变形量20mm～150mm，径向锻造机根据设定的自动锻造程序将坯料外径锻小、长度锻长，完成新型低成本低合金超高强钢锻造成型；

步骤7）、利用锻后余热空冷至350～400℃，目的是工件内、外温度趋于一致，使内部组织转变完成，同时细化晶粒，空冷后进行正火+回火预备热处理，正火温度900±20℃，均温≥5h，保温1.2h/100mm，空冷或风冷，进一步细化组织及晶粒度，为后续性能热处理获得高强度及好的韧性做好组织上的准备，650±10℃扩氢及去应力回火，均温≥5h，保温3h/100mm，炉冷至≤200℃出炉空冷；

步骤8）、性能热处理采用正火+淬火+低温回火，热处理制度如下：正火温度910±10℃，均温≥2h，保温1.2h/100mm，空冷或风冷；淬火温度890±10℃，均温≥2h，保温1.2h/100mm，采用水冷却，开始水温40～50℃，尽量避免淬火显微裂纹产生；淬火后及时进行低温回火，回火温度230±10℃，均温≥2.5h，保温2h/100mm，空冷，保证材料具有高强度的同时，兼备好的韧性。