一种低合金超高强度钢及其制备无缝钢管的方法技术

本发明专利技术涉及管材技术领域，具体涉及一种低合金超高强度钢及其制备无缝钢管的方法，包括以下原料以重量百分比计：0.39~0.43%的C，1.4~1.8%的Si，1~1.2%的Mn，0~0.015%的P，0~0.008%的S，0.85~1.05%的Cr，1.4~1.8%的Ni，0.1~0.2%的Ti，0.04~0.06%的Rb，0.3~0.4%的Mo，0.1~0.2%的V，≤0.25%的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术的低合金超高强度钢具有高强度、高断裂韧性、良好的塑韧性、优秀的抗应力腐蚀性能及优良的抗疲劳性能，同时采用“斜轧穿孔+周期轧管”工艺生产的低合金超高强度无缝钢管不仅内、外表面质量好，达到了热挤压工艺轧制的水平，而且还具有生产成本低、成材率较高的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种低合金超高强度钢及其制备无缝钢管的方法
本专利技术涉及管材
，具体涉及一种低合金超高强度钢及其制备无缝钢管的方法。
技术介绍
室温条件下抗拉强度大于1400MPa、屈服强度于大1200MPa的钢被称为超高强度钢，通常还要求具有良好的塑、韧性、优异的疲劳性能、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。超高强度钢管大量应用于火箭发动机壳体、飞机起落架等性能有特殊要求的领域，而且其使用范围正在不断地扩大到建筑、机械制造、车辆和其他军用及民用装备上。AISI4340是最早出现的低合金超高强度钢，也是低合金超高强度钢的典型代表，通过淬火和低温回火处理，AISI4130、4140、4330或4340钢的抗拉强度均可超过1500MPa，而且缺口冲击韧性较高。为了抑制低合金超高强度钢回火脆性，美国国际镍公司开发了300M钢。该钢通过添加了1～2％的硅来提高回火温度(260～315℃)，并可抑制回火脆性。300M钢在1966年后成为美国军机和主要民航飞机的起落架材，已经成为世界上强度最高、综合性能最好、应用最广泛和声誉最好的起落架用钢。是美国低合金超高强度钢的成功代表。由于300M钢中的碳、硅及合金含量较高，管坯在进行斜轧穿孔时的变形抗力较大，荒管易形成圈裂及其他内、外表面缺陷，因此，该类无缝钢管通常采用热挤压工艺进行生产。热挤压技术虽然较好解决了荒管内、外表面缺陷的问题，但生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低合金超高强度钢及其制备无缝钢管的方法，本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低合金超高强度钢，包括以下原料以重量百分比计：0.39～0.43％的C，1.4～1.8％的Si，1～1.2％的Mn，0～0.015％的P，0～0.008％的S，0.85～1.05％的Cr，1.4～1.8％的Ni，0.1～0.2％的Ti，0.04～0.06％的Rb，0.3～0.4％的Mo，0.1～0.2％的V，≤0.25％的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，包括以下原料以重量百分比计：0.41％的C，1.6％的Si，1.1％的Mn，0.006％的P，0.002％的S，0.95％的Cr，1.6％的Ni，0.15％的Ti，0.05％的Rb，0.35％的Mo，0.15％的V，0.05％的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。上述低合金超高强度钢制备无缝钢管的方法，包括以下步骤：S1.将原料电渣锭在1220～1240℃下保温2～3h，穿孔，轧管，制得荒管；S2.将荒管冷却至500℃以下，然后加热到860～880℃，油淬，然后在280～300℃下进行一次回火，冷却至室温，在280～300℃下进行二次回火，冷却至室温。进一步地，所述步骤S1中穿孔是采用二辊斜轧桶形辊穿孔机进行穿孔。进一步地，所述二辊斜轧桶形辊穿孔机的工艺参数包括：喂入角为4.5°～6.5°，碾轧角为-3°～3°，顶伸量为160～280毫米，辊距为220～680毫米，轧辊转速为15～30r/min。进一步地，所述轧管的具体操作为：采用周期轧管机轧制，采用二辊定径机来进行定径，控制终轧温度为900～950℃。进一步地，所述步骤S2中回火的冷却方法为空冷。本专利技术的有益效果是：本专利技术的低合金超高强度钢具有高强度、高断裂韧性、良好的塑韧性、优秀的抗应力腐蚀性能及优良的抗疲劳性能，同时采用“斜轧穿孔+周期轧管”工艺生产的低合金超高强度无缝钢管不仅内、外表面质量好，达到了热挤压工艺轧制的水平，而且还具有生产成本低、成材率较高的优势。附图说明图1为本专利技术低合金超高强度无缝钢管的金相组织图；图2为本专利技术低合金超高强度无缝钢管的晶粒度图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。实施例一种低合金超高强度钢，包括以下原料以重量百分比计：0.39～0.43％的C，1.4～1.8％的Si，1～1.2％的Mn，0～0.015％的P，0～0.008％的S，0.85～1.05％的Cr，1.4～1.8％的Ni，0.1～0.2％的Ti，0.04～0.06％的Rb，0.3～0.4％的Mo，0.1～0.2％的V，≤0.25％的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。在上述实施例中，本专利技术设计的低合金超高强度无缝钢管是在300M钢的基础上发展而来的，与300M钢的化学成分相比，本专利技术采用的低合金超高强度钢中添加了钛元素和稀土铷元素，降低了碳含量，增加了锰含量与铬含量。本专利技术设计的低合金超高强度无缝钢管的化学成分中含1.40-1.80％的Si能阻碍钢中碳化物向渗碳体转变，这对消除应力和除氢都十分有利，Si还能显著改善应力腐蚀特性，尤其是在介质中的裂纹扩展特性。但Si含量较高，进行斜轧穿孔时荒管易形成圈裂及其他内表面缺陷。为此，本专利技术设计的的低合金超高强度无缝钢管中加入了Ti元素和稀土Rb元素，降低了碳含量，其目的在于减小或消除钢中高含量Si的影响，防止钢管形成圈裂及其他内表面缺陷。其中，Ti在电渣锭凝固过程中与钢中的N结合形成TiN，可细化电渣锭的凝固组织及晶粒，从而提高钢管在穿孔温度下的高温加工塑性；稀土铷元素不仅能够改善钢的铸态组织、细化晶粒，提高钢管在穿孔温度下的高温加工塑性，而且能够净化钢液、变质非金属夹杂物，改善其形态及分布规律，提高材料的断裂韧性；较低的碳含量也有利于提高其穿孔温度下的高温塑性，从而减少钢管内裂的发生。钢中的碳含量降低后，将导致成品钢管的强度下降，为此，本专利技术设计的低合金超高强度无缝钢管在降低碳含量的同时，增加了钢中的Mn含量与Cr含量，添加了Ti元素，从而保证其强度指标满足设计要求。在一个优选实施例中，低合金超高强度钢包括以下原料以重量百分比计：0.41％的C，1.6％的Si，1.1％的Mn，0.006％的P，0.002％的S，0.95％的Cr，1.6％的Ni，0.15％的Ti，0.05％的Rb，0.35％的Mo，0.15％的V，0.05％的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。在本专利技术方法生产低合金超高强度用无缝钢管的一个示例中，生产工艺流程包括：电弧炉冶炼、LF炉精炼、真空脱气、电渣重熔、电渣锭、斜轧穿孔、轧管、热处理、精整、探伤、检查、钢管成品；具体低合金超高强度钢制备无缝钢管的方法，包括以下步骤：S1.将原料电渣锭在1220～1240℃下保温2～3h，穿孔，轧管，制得荒管；S2.轧制后的荒管空冷至500℃以下后，再将其加热到860-880℃，保温后出炉进行油淬，油淬后进行二次回火，第一次回火的回火温度为280-300℃，保温出炉后冷却至室温，再进行第二次回火，回火温度为280-300℃，保温出炉后冷却至室温。具体地，所述步骤S1中穿孔是采用二辊斜轧桶形辊穿孔机进行穿孔；所述二辊斜轧桶形辊穿孔机的工艺参数包括：喂入角为4.5°～6.5°，碾轧角为-3°～3°，顶伸量为160～280毫米，辊距为220～680毫米，轧辊转速为15-30r/min；所述轧管的具体操作为：采用周期轧管机轧制，采用二辊定径机来进行定径，控制终轧温度为900～950℃；所述步骤S2中回火的冷却方式为空冷。最后再经过精整、探伤、检验、包装工序，即得到成品钢管。在本专利技术方法生产低合金超高强度无缝钢管的一个示例中，根据本专利技术生产的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低合金超高强度钢，其特征在于，包括以下原料以重量百分比计：0.39~0.43%的C，1.4~1.8%的Si，1~1.2%的Mn，0~0.015%的P，0~0.008%的S，0.85~1.05%的Cr，1.4~1.8%的Ni，0.1~0.2%的Ti，0.04~0.06%的Rb，0.3~0.4%的Mo，0.1~0.2%的V，≤0.25%的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低合金超高强度钢，其特征在于，包括以下原料以重量百分比计：0.39~0.43%的C，1.4~1.8%的Si，1~1.2%的Mn，0~0.015%的P，0~0.008%的S，0.85~1.05%的Cr，1.4~1.8%的Ni，0.1~0.2%的Ti，0.04~0.06%的Rb，0.3~0.4%的Mo，0.1~0.2%的V，≤0.25%的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种低合金超高强度钢，其特征在于，包括以下原料以重量百分比计：0.41%的C，1.6%的Si，1.1%的Mn，0.006%的P，0.002%的S，0.95%的Cr，1.6%的Ni，0.15%的Ti，0.05%的Rb，0.35%的Mo，0.15%的V，0.05%的Cu，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述低合金超高强度钢制备无缝钢管的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将原料电渣锭在1220~1240℃下保温2~3h...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨，吕建钢，张定潮，郭海，刘昊，
申请(专利权)人：四川三洲特种钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51