一种抗延迟断裂高强度钢及其制备方法技术

一种抗延迟断裂高强度钢及其制备方法，属于合金材料技术领域。化学组分质量含量为：C 0.35～0.45％，Si 0.25％～0.64％，Mn 0.30～0.90％，Cr 0.90～1.30％，Mo 0.25～0.45％，V 0.25～0.45％，Nb 0.02～0.06％，Cu 0.2～0.5％，Ni 0.2～1.0％，Als 0.02～0.05％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.005％，余量为Fe。优点在于，提供的钢材延迟断裂应力比≥0.7，屈服强度≥1080MPa，抗拉强度≥1200MPa，适于作为桥梁工程用钢材。

A Delayed Fracture Resistant High Strength Steel and Its Preparation Method

The invention relates to a delayed fracture resistant high strength steel and a preparation method thereof, belonging to the technical field of alloy materials. The mass content of chemical components is C 0.35-0.45%, Si 0.25%-0.64%, Mn 0.30-0.90%, Cr 0.90-1.30%, Mo 0.25-0.45%, V 0.25-0.45%, Nb 0.02-0.06%, Cu 0.2-0.5%, Ni 0.2-1.0%, Als 0.02-0.05%, P < 0.015%, S < 0.010%, N < 0.005%, and Fe. The advantages are that the steel delayed fracture stress ratio (> 0.7), yield strength (> 1080 MPa) and tensile strength (> 1200 MPa) provided are suitable for use as steel for bridge engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种抗延迟断裂高强度钢及其制备方法
本专利技术属于合金材料
，具体涉及一种抗延迟断裂高强度钢及其制备方法。
技术介绍
世界经济发展促进了交通运输业蓬勃发展，铁路和公路作为主要的交通运输形式，也得到了迅猛发展。在铁路和公路建设过程中，不可避免的要建造各种跨越江、河、湖、海、谷的钢结构桥梁，这就对钢材的综合性能提出了更为严苛的要求，尤其是用于钢结构桥梁的钢材，需要有较高的强度、耐久性、耐腐蚀性、轻量化和抗延迟断裂性能。在上述提及的各项性能中，强度和抗延迟断裂性能难以实现同步提升，限制了钢结构桥梁的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗延迟断裂高强度钢及其制备方法，本专利技术提供的钢材抗拉强度达到1200MPa以上，且延迟断裂应力比达到0.7以上，具有耐候性，可用于钢结构桥梁工程中的螺栓钢。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种抗延迟断裂高强度钢，包括以下质量含量的组分：C0.35～0.45％，Si0.25％～0.64％，Mn0.30～0.90％，Cr0.90～1.30％，Mo0.25～0.45％，V0.25～0.45％，Nb0.02～0.06％，Cu0.2～0.5％，Ni0.2～1.0％，Als0.02～0.05％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.005％，其余为Fe。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括C0.35～0.45％，优选为0.37～0.42％，更优选0.38～0.41％。本专利技术利用C元素提高钢材的强度及淬透性，通过C元素含量的控制，使钢材的强度和塑性实现良好适配。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Si0.25％～0.64％，优选为0.27～0.60％，更优选为0.30～0.57％。本专利技术通过Si元素改善钢材的抗氧化和耐海水腐蚀性能，通过Si元素含量的控制，避免Si对钢材冷镦性能的影响，使钢材可用于制备螺栓等零部件。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Mn0.30～0.90％，优选为0.35～0.80％，更优选为0.40～0.75％。本专利技术利用Mn提高钢材的淬透性和冷加工硬化速率，通过用量控制，避免Mn元素在钢材凝固过程中产生的偏析，降低对钢材冷塑性变形的不利影响。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Cr0.90～1.30％，优选为1.0～1.2％，更优选为1.05～1.15％。本专利技术利用Cr提高钢的淬透性、耐磨性、耐腐蚀性能和高温强度性能；通过控制含量，避免对钢冷加工性能的影响；此外，Cr还能减少脱碳倾向，能够满足螺栓钢对热处理后表面脱碳的要求。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Mo0.25～0.45％，优选为0.28～0.42％，更优选为0.30～0.40％。本专利技术利用Mo元素调整钢的可淬性，降低钢对回火脆性的敏感性，防止钢在高温回火后出现回火脆性，对提高钢材在高温回火条件下的抗拉强度有很大影响，同时也有利于提高钢材的抗延迟断裂性能。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括V0.25～0.45％，优选为0.27～0.42％，更优选为0.30～0.40％。本专利技术以V为碳化物形成元素，在高温回火阶段析出细小碳化物析出相，有利于提高钢材的高温强度；碳化钒(VC)是钢材中典型的氢陷阱，可固定钢中的氢元素，对提高钢材的抗延迟断裂性能有利。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Nb0.02～0.06％，优选为0.03～0.04％。本专利技术将Nb和C配合使用，可在钢的奥氏体温度下形成NbC析出相，细化原奥氏体晶粒，可使钢材具有优异的抗延迟断裂性能和高温强度性能。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Cu0.2～0.5％，优选为0.25～0.4％，更优选为0.3～0.4％。本专利技术利用Cu元素提高钢材的耐候性，通过控制Cu元素的用量，确保钢材的冷加工性能不受影响。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Ni0.2～1.0％，优选为0.2～0.8％，更优选为0.3～0.8％。本专利技术利用Ni元素提高钢材的淬透性、低温韧性和耐候性，同时配合用量的控制，确保钢材具有优异的高温回火强度。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括Als0.02～0.05％，优选为0.03～0.04％。在本专利技术中，所述Als表示酸溶铝，本专利技术将酸溶铝含量控制在上述范围，可提高钢的淬透性，同时确保钢的韧性不受影响。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括P，所述P≤0.012％，优选为0.005～0.01％。本专利技术将P元素含量控制在上述范围，能避免P元素在钢液凝固时形成微观偏析，降低钢的延迟断裂敏感性。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括S，所述S≤0.010％，优选为0.001～0.005％，更优选为0.002～0.004％。本专利技术将S元素含量控制在上述范围，能避免S元素与Mn形成MnS夹杂，减少夹杂物对钢热加工性能的影响。以质量含量计，本专利技术提供的抗延迟断裂高强度钢包括N，所述N≤0.005％，优选为≤0.004％。降低N含量避免钢中形成TiN夹杂物，损害钢的韧性。本专利技术同时提供了上述技术方案所述抗延迟断裂高强度钢的制备方法，包括如下步骤：(1)提供包括上述质量含量组分的钢液，对所述钢液进行精炼，得到净化钢液；然后将所得净化钢液依次进行浇铸、冷却和扒皮，得到无表面缺陷的铸坯；(2)将所述步骤(1)的铸坯加热后进行保温，然后依次进行轧制、吐丝和集卷，得到线材；所述保温的温度为1200～1250℃，所述保温的时间为120～240min；所述轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧的温度为1100～1200℃，所述精轧的温度为1000～1100℃；所述吐丝的温度为880～950℃；所述集卷的温度为500～550℃；(3)将所述步骤(2)的线材依次进行淬火和回火，得到抗延迟断裂高强度钢；所述淬火的温度为900～950℃，所述淬火的保温时间为60～90min；所述回火的温度为600～650℃，所述回火的保温时间为60～120min。本专利技术提供包括上述质量含量组分的钢液，对所述钢液进行精炼，得到净化钢液；然后将所得净化钢液依次进行浇铸、凝固和扒皮，得到无表面缺陷的铸坯。本专利技术对所述钢液的提供方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。本专利技术优选将原料混合，然后进行熔化，以得到钢液。本专利技术对所述原料没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。在本专利技术中，所述P、S和N为原料中的杂质元素，无需额外提供。本专利技术对所述原料的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。混合后，本专利技术将混合后的物料进行熔化，得到钢液。本专利技术对所述熔化的温度没有特殊要求，能使各原料组分充分熔化，得到组分均匀的钢液即可。在本专利技术中，所述熔化优选在转炉中进行。得到钢液后，本专利技术将所述钢液进行精炼，以得到净化钢液。在本专利技术中，所述精炼的温度优选为1515～1550℃，更优选为1520～1540℃；所述精炼的时间优选为30～60min，更优选为40～55min。本专利技术所述精炼的方式优选包括真空精炼，所述真空精炼的时间优选为20～30min，更优选为25～28min；所述真空精炼时的压力优选为本领域技术人员熟知的压力；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗延迟断裂高强度钢，其特征在于，化学组分质量含量为：C 0.35～0.45％，Si 0.25％～0.64％，Mn 0.30～0.90％，Cr 0.90～1.30％，Mo 0.25～0.45％，V 0.25～0.45％，Nb 0.02～0.06％，Cu 0.2～0.5％，Ni 0.2～1.0％，Als 0.02～0.05％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.005％，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种抗延迟断裂高强度钢，其特征在于，化学组分质量含量为：C0.35～0.45％，Si0.25％～0.64％，Mn0.30～0.90％，Cr0.90～1.30％，Mo0.25～0.45％，V0.25～0.45％，Nb0.02～0.06％，Cu0.2～0.5％，Ni0.2～1.0％，Als0.02～0.05％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.005％，余量为Fe。2.如权利要求1所述的抗延迟断裂高强度钢，其特征在于，所述抗延迟断裂高强度钢的晶粒尺寸为5～8μm。3.如权利要求1或2所述的抗延迟断裂高强度钢，其特征在于，所述抗延迟断裂高强度钢的屈服强度≥1080MPa，抗拉强度≥1200MPa，延迟断裂应力比≥0.7。4.一种权利要求1～3任一项所述抗延迟断裂高强度钢的制备方法，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数如下：(1)提供包括上述质量含量组分的钢液，对所述钢液进行精炼，得到净化钢液；然后将所得净化钢液依次进行浇铸、冷却和扒皮，得到无表面缺陷的铸坯；(2)将步骤(1)的铸坯加热1200～1250℃后进行保温，保温的时间为120～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐乐，时捷，王毛球，李晓源，闫永明，孙挺，何肖飞，蔚文超，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11