高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢，其质量比化学成分为，C 0.15～0.40%，Si 0.10～0.40%，Mn 0.70～1.80%，Cr 0.80～2.00%，Mo 0.30～0.70%，Ni 0.75～1.30%，Al 0.020～0.050%，Nb 0.01～0.06%，V 0.05～0.20%，P ≤0.025%，S ≤0.025%，Cu ≤0.25%，N≤0.0120%, O≤0.0025%, H≤0.0002%，余量为Fe及不可避免的杂质。钢坯的热处理是由淬火和回火两步构成，其中淬火温度为880℃～980℃，保温时间60～120min，水冷；回火温度590℃～640℃，保温时间60～180min，水冷。本发明专利技术优化淬火和回火工艺，降低了钢材的热处理敏感性，保证了钢材的力学性能，提高钢材的成品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于系泊链钢
，具体涉及一种R5级系泊链钢及其制造方法。
技术介绍
随着海洋工程向深海发展，各类设施对系泊链性能的要求也越来越高。要提高系泊链的承载负荷，一是提高链条的规格，二是提高链条的强化等级。虽然海洋设施趋于大型化、专业化，然而链条直径的扩大受制于诸多因素的制约，故而需要更高强度级别的系泊链以克服恶劣海况等不利条件带来的影响。系泊链按照抗拉强度分为R3、R3S、R4，其链环经热处理后强度分别为690MPa、770MPa和860MPa。但这些产品不能完全满足海洋工程发展的需要，因此，更高强度的R5级系泊链的开发迫在眉睫。DNV-OS-E302-2013-10和MooringChainGuide-ABS2009版早已将R5级系泊链纳入其中，在R4级别系泊链材料基础上须提高15%以上抗拉强度（≥1000Mpa），同时要确保材料的强度和韧性、疲劳性能和抗应力腐蚀等技术规范规定的要求，ABS、DNV船级社最新版规范对R4、R4S、R5级材料的力学性能要求见表1：表1从表1可以看出，R5较R4、R4S既要求提高强度到1000Mpa以上，且要求较高的冲击韧性，因此，同时满足链条高强度和高韧性是开发R5级系泊链钢的一项技术难题。由于系泊链对性能均匀性要求较高，任何一环的缺陷都可能导致整根链条失效，因此要求整节链的性能具有高均匀性。链条的力学性能除了取决于钢的成分设计，热处理工艺对力学性能的影响极大，因此，为了满足链条在大批量生产时，整节链的性能具有高均匀性，降低R5级系泊链的热处理敏感性，是开发R5级系泊链钢的又一需要解决的问题。综上所述，R5级系泊链条用钢制造方法的关键技术如下：1）同时满足链条高强度性能指标和冲击韧性；2）降低R5级系泊链热处理敏感性，保证链条在大批量生产时，热处理后力学性能的均匀性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢，实现R5级系泊链钢的高强度性能指标，链条钢批量生产时，提高合格率。本专利技术另一目的是提供上述R5级系泊链钢的制造方法，满足钢的性能指标。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种低热处理敏感性的R5级系泊链钢，化学成分按质量百分比计为，C0.20～0.26%，Si0.10～0.40%，Mn0.70～1.80%，Cr0.80～2.00%，Mo0.30～0.70%，Ni0.75～1.30%，Al0.020～0.050%，Nb0.01～0.06%，V0.05～0.20%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cu≤0.25%，N≤0.0120%,O≤0.0025%,H≤0.0002%，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术系泊链钢的化学元素成分确定依据如下：1）C含量的确定考虑到钢的塑性、韧性、切削性和焊接性，C含量不宜高，选用低碳钢较合适。本专利技术C含量的范围确定为0.15～0.40%；2）Si含量的确定此处的Si为强化铁素体，可提高材料的基体强度，对材料抗拉强度有贡献。本专利技术的Si含量范围确定为0.10～0.40%；3）Mn含量的确定由碳当量公式可以看出，Mn的系数较高，对焊接性能的害处较大。本专利技术Mn含量的范围确定为0.70～1.80%；4）Cr含量的确定Cr是中等碳化物形成元素。加热时溶入奥氏体的Cr强烈提高淬透性。钢中的Cr，一部分置换铁形成合金渗碳体，提高稳定性；一部分溶入铁素体中，产生固溶强化，提高铁素体的强度和硬度。本专利技术Cr含量的范围确定为0.80～2.00%；5）Ni含量的确定Ni是非碳化物形成元素。Ni以固溶形式存在于钢中。与Cr配合使用时，可显著提高钢的淬透性。Ni降低共析点的含C量，增加珠光体的体积分数，有利于提高强度。Ni降低Ar3转变温度，使铁素体晶粒变细，同时，可使珠光体片间距减小，有利于韧性的提高。由碳当量公式可知，Ni的系数较小，对焊接性能的害处较小，为保证焊缝处性能，本专利技术Ni含量的范围确定为0.75～1.30%；6）Mo含量的确定Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，能改善钢的淬透性和回火稳定性，还能细化晶粒，改善碳化物不均匀性，从而提高钢的强度和韧性。Mo对珠光体转变有显著的推迟作用，而对贝氏体转变影响较小，因而在相当大的冷却速度范围内可获得全部是贝氏体的组织。本专利技术Mo含量的范围确定为0.30～0.70%；7）Nb含量的确定Nb是典型的微合金化元素，与C、N具有很强的亲和力，能够形成稳定的碳化物和碳氮化物。本专利技术采用了较高的淬火温度，适量的Nb可以阻止晶粒在加热保温过程中过分长大。另外，其作用还体现在析出强化、提高回火抗力等方面。本专利技术Nb含量的范围确定为0.01～0.06%；8）Al含量的确定添加Al元素主要是用来细化晶粒。本专利技术Al含量的范围确定为0.02～0.05%；9）V含量的确定V是钢中最常用的合金元素之一，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性，在调质钢中，能提高钢的强度。另外，在钢中加入V还能改善钢的回火稳定性，降低钢的热处理敏感性。本专利技术V含量的范围确定为0.01～0.20%。本专利技术相应低热处理敏感性的R5级系泊链钢的制造方法，流程为：电炉或转炉冶炼---LF精炼---VD或RH真空脱气---连铸---连轧---缓冷---热处理---精整---探伤---包装。通过对R5级系泊链钢做了CCT曲线，并根据CCT曲线试验结果指导热处理工艺的制定。钢坯的热处理包括淬火和回火两步，其中淬火温度为880℃～980℃，保温时间60～120min，水冷；回火温度590℃～640℃，保温时间60～180min，水冷。进一步优选：淬火温度为930℃，保温时间120min，水冷；回火温度为620℃，保温时间120min，水冷。本专利技术对R5级系泊链钢做了CCT曲线，并根据CCT曲线指导热处理工艺的制定。本专利技术对R5级系泊链做了热处理敏感性试验，通过不同的淬火温度和回火温度的工艺试验，研究R5级系泊链钢的力学性能变化，通过大量试验和数据分析发现，本专利技术R5级系泊链钢具有低热处理敏感性的特点。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术针对R5级系泊链钢设计其热处理工艺，优化淬火和回火的温度区间，降低了钢材的热处理敏感性，保证了钢材的力学性能，提高钢材的成品率。附图说明图1为本专利技术实施例中第一组分R5钢的屈服强度、抗拉强度随淬火温度变化趋势图；图2为本专利技术实施例中第一组分R5钢的冲击功随淬火温度变化趋势图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢，其特征在于：化学成分按质量百分比计为，C 0.15～0.40%，Si 0.10～0.40%，Mn 0.70～1.80%，Cr 0.80～2.00%，Mo 0.30～0.70%，Ni 0.75～1.30%，Al 0.020～0.050%，Nb 0.01～0.06%，V 0.05～0.25%，P ≤0.025%，S ≤0.025%，Cu ≤0.25%，N≤0.0120%, O≤0.0025%, H≤0.0002%，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢，其特征在于：化学成分按质量百分比
计为，C0.15～0.40%，Si0.10～0.40%，Mn0.70～1.80%，Cr0.80～2.00%，Mo0.30～
0.70%，Ni0.75～1.30%，Al0.020～0.050%，Nb0.01～0.06%，V0.05～0.25%，P≤
0.025%，S≤0.025%，Cu≤0.25%，N≤0.0120%,O≤0.0025%,H≤0.0002%，余量为Fe及不
可避免的杂质。
2.一种制造权利要求1所述高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢的方法，其特征在
于：包括对钢坯的热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍雪君，曾海霞，樊启航，张旭东，黄二新，陈翀，刘学文，许晓红，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32