钢制造技术

技术编号:19073878 阅读:2 留言:0更新日期:2018-09-29 17:01
本发明专利技术的一技术方案涉及的钢,以质量%为单位计含有C:0.08~0.12%、Si:0.05~0.50%、Mn:1.50~3.00%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、V:0.010%以下、Ti:0.010%以下、Nb:0.005%以下、Cr:1.00~2.50%、Cu:0.01~0.50%、Ni:0.75~1.60%、Mo:0.10~0.50%、Al:0.025~0.050%、N:0.0100~0.0200%、Ca:0~0.0100%、Zr:0~0.0100%和Mg:0~0.0100%,余量由Fe和杂质构成,Al含量与N含量之比为2.6以下,Mn含量与Ni含量之比为1.5以上且3.0以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在淬火回火后具有高强度且低温韧性优异的钢。
技术介绍
近年来,随着能量状态的变化,欲开发新能源的动向正在在世界各地活跃化。在这样的状况下,随着陆地上的开发资源枯竭,海底油田引起关注,使用石油挖掘的钻井平台的开发在以大陆架附近为中心的广范围地域进行。尤其近年来,在深海中作业的海底石油挖掘用钻井平台所代表的海上结构物增加,为了防止由大型飓风导致的对挖掘钻井平台的损害,要求挖掘钻井平台系泊用链条的高强度化。链条的断裂会直接导致钻井平台的倒塌等重大事故。为了确保作为重要课题的安全性,指向了链条的高强度化和高韧性化这两者。具体而言,要求抗拉强度为1200MPa以上且-20℃时的夏比冲击值为75J/cm2以上的链条。通过将φ50mm以上的热轧棒钢切断为预定长度,在成形为圆环状后,将对接的端面闪光对焊而制造这样的链条。在闪光对焊后,双头螺栓有时也会压入到链环的中央。之后,通过对链条实施淬火回火处理,从而向链条赋予高强度和高韧性。作为高强度高韧性链条用钢的专利技术例,例如有专利文献1~6等。然而,任一文献的目标均在于提供抗拉强度为800~1000MPa的链条,关于使钢的强度为1200MPa以上的情况没有进行研究。近年来,链条被要求进一步的高强度化,但已知:一般而言,若使钢材高强度化,则钢材的韧性会降低,由此,钢材的冲击值降低。在使具有这些文献中出示的成分的钢为1200MPa以上的强度的情况下,无法得到目标冲击值。现有技术文献专利文献专利文献1:日本国特开昭58-22361号公报专利文献2:日本国特开昭58-96856号公报专利文献3:日本国特开昭59-159972号公报专利文献4:日本国特开昭59-159969号公报专利文献5:日本国特开昭62-202052号公报专利文献6:日本国特开昭63-203752号公报
技术实现思路
本专利技术的课题是提供一种在淬火回火后高强度且低温韧性(尤其是低温下的低温断裂韧性)优异的钢。具体而言,本专利技术的课题在于提供一种在进行淬火回火以使抗拉强度变为1200MPa以上的情况下,-20℃时的夏比冲击值为75J/cm2以上的钢。本专利技术的要旨如下。(1)本专利技术的一技术方案涉及的钢,以质量%为单位计,含有:C:0.08~0.12%、Si:0.05~0.50%、Mn:1.50~3.00%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、V:0.010%以下、Ti:0.010%以下、Nb:0.005%以下、Cr:1.00~2.50%、Cu:0.01~0.50%、Ni:0.75~1.60%、Mo:0.10~0.50%、Al:0.025~0.050%、N:0.0100~0.0200%、Ca:0~0.0100%、Zr:0~0.0100%和Mg:0~0.0100%,余量由Fe和杂质构成,用下述式a定义的Y值为2.6以下,用下述式b定义的Z值为1.5以上且3.0以下,Y=(Al)/(N)…(a)Z=(Mn)/(Ni)…(b)式中的符号(Al)、(N)、(Mn)和(Ni)为钢中各符号的元素以质量%为单位计的含量。(2)根据上述(1)所述的钢,以质量%为单位计也可以含有选自下述元素中的一种以上,Ca:0.0005~0.0100%、Zr:0.0005~0.0100%和Mg:0.0005~0.0100%。根据本专利技术,能够提供一种在淬火回火后抗拉强度为1200MPa以上且-20℃时的夏比冲击值为75J/cm2以上的钢。附图说明图1是示出钢的Y值与淬火回火后的钢在-20℃时的冲击值的关系的坐标图。图2是示出钢的Z值与淬火回火后的钢在-20℃时的冲击值的关系的坐标图。具体实施方式本专利技术人为了实现高强度且低温韧性优异的钢,持续进行各种研究,结果得到了下述见解。(A)为了减少可成为断裂起点的渗碳体量而减少C含量对改善钢的低温韧性是有效的。然而,为了使淬火回火后的钢的抗拉强度为1200MPa以上,不能使C含量小于0.08%。(B)通过使钢含有Ni,钢的低温韧性提高。然而,仅用该手段不能使钢的低温韧性充分提高。(C)通过除了Ni以外还适当地含有Al和N,钢的低温韧性进一步提高。这是因为由Al和N形成的微细AlN使晶粒微细化,从而促进Ni带来的低温韧性提高效果。为了得到该效果,需要使Al含量为0.025%以上且使N含量为0.0100%以上。但是,需要使Al含量与N含量之比Y(Y=[Al]/[N])为2.6以下。在Y的值超过2.6的情况下,钢中的氧化铝系非金属夹杂物增加,反而使低温韧性下降。(D)而且,为了使钢的低温韧性充分地提高,需要使Mn含量与Ni含量之比Z(Z=[Mn]/[Ni])为1.5以上且3.0以下。在Z的值小于1.5的情况下,残留奥氏体量增大,在Z的值超过3.0的情况下,钢中固溶的Mn含量变多。在任一情况下,钢的低温韧性都会不足。即,如上所述,Ni具有使钢的低温韧性提高的效果,但在Ni含量过剩的情况下,Z小于1.5而损害低温韧性。(E)另外,为了使钢的低温韧性充分地提高,需要限制V、Nb和Ti的含量。由V、Nb和Ti生成的VN、NbC和Ti(C,N)使钢的低温韧性下降。(F)而且,为了使钢的低温韧性充分地提高,需要含有Mo。这是因为Mo使成为低温韧性下降的原因的渗碳体微细化,从而无害化。基于以上的见解,本专利技术人发现能够制造具有高强度和高的低温韧性的结构部件、尤其是链条。以下,对本实施方式涉及的钢的具体形态进行说明。此外,本实施方式涉及的钢是具有在淬火回火后抗拉强度为1200MPa以上且-20℃时的夏比冲击值为75J/cm2以上的效果的钢,但淬火回火前的强度和冲击值没有特别限定。以下,只要没有特别说明,则说明强度和韧性等机械特性的记载涉及淬火回火后的本实施方式的钢。以下,对本实施方式的钢的各合金元素的含量的限定理由进行说明。合金元素的含量的单位“%”是指质量%。C:0.08~0.12%C是决定钢强度的重要元素。为了在淬火回火后得到1200MPa以上的抗拉强度,C含量的下限设为0.08%。另一方面,在C含量过剩的情况下,钢的强度过度变高而钢的韧性下降。另外,在C含量过剩的情况下,成为断裂起点的渗碳体的量增加而钢的韧性显著下降。因此,C含量的上限设为0.12%。C含量的上限值优选为0.11%。C含量的下限值优选为0.09%。Si:0.05~0.50%Si具有确保钢强度的作用,并且具有作为脱氧剂的作用。在Si含量小于0.05%的情况下,不能充分得到脱氧作用,钢中的非金属夹杂物增加,使钢的韧性下降。另一方面,在使Si含有超过0.50%的情况下,Si引起钢韧性的下降。因此,将Si含量设为0.05~0.50%。Si含量的上限值优选为0.40%、0.30%或0.20%。Si含量的下限值优选为0.06%、0.07%或0.08%。Mn:1.50~3.00%Mn是为了确保必要的淬火性所需的成分。为了使淬火回火后的钢的抗拉强度为1200MPa以上来确保充分的淬火性,Mn含量的下限值设为1.50%。另一方面,在Mn含量过剩的情况下,钢的韧性下降,所以Mn含量的上限值设为3.00%。Mn含量的上限值优选为2.90%、2.80%或2.70%。Mn含量的下限值优选为1.70%、1.90%或2.00%。P:0.040%以下P是在钢的制造工序本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种钢,其特征在于,以质量%为单位计,含有:C:0.08~0.12%、Si:0.05~0.50%、Mn:1.50~3.00%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、V:0.010%以下、Ti:0.010%以下、Nb:0.005%以下、Cr:1.00~2.50%、Cu:0.01~0.50%、Ni:0.75~1.60%、Mo:0.10~0.50%、Al:0.025~0.050%、N:0.0100~0.0200%、Ca:0~0.0100%、Zr:0~0.0100%和Mg:0~0.0100%,余量由Fe和杂质构成,用下式a定义的Y值为2.6以下,用下式b定义的Z值为1.5以上且3.0以下,Y=(Al)/(N)…(a)Z=(Mn)/(Ni)…(b)式中的符号(Al)、(N)、(Mn)和(Ni)为钢中各符号的元素以质量%为单位计的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢,其特征在于,以质量%为单位计,含有:C:0.08~0.12%、Si:0.05~0.50%、Mn:1.50~3.00%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、V:0.010%以下、Ti:0.010%以下、Nb:0.005%以下、Cr:1.00~2.50%、Cu:0.01~0.50%、Ni:0.75~1.60%、Mo:0.10~0.50%、Al:0.025~0.050%、N:0.0100~0.0200%、Ca:0~0.0100%、Zr:0~0.0100...

【专利技术属性】
技术研发人员:寺本真也山崎真吾门田淳
申请(专利权)人:新日铁住金株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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