一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及无缝管领域，具体为一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管及其制备方法。按重量百分比计，无缝管的化学成分为：C0.12～0.18wt％，Si≤0.20wt％，Mn0.80～1.10wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr1.25～1.50wt％，Mo0.80～1.00wt％，V0.05～0.30wt％，Nb0.01～0.20wt％，稀土元素RE0.0005～0.0030wt％，余量为基体Fe。制备方法：真空感应熔炼→电渣重熔/真空自耗重熔→锻造棒料→热穿孔→多道次冷轧/冷拔及退火热处理→成品冷轧/冷拔→成品调质/成品退火热处理→矫直→抛光→成品检验。本发明专利技术通过设计合理的化学成分、冶炼工艺、冷变形工艺及热处理工艺使得材料具有较高的屈服强度、抗拉强度、疲劳强度及冲击韧性，屈服强度900～1100MPa，延伸率12％～20％，晶粒度大于6级。

A kind of seamless tube of high strength steel containing rare earth for aerospace and its preparation method

The invention relates to the field of seamless pipe, in particular to a high strength steel seamless pipe containing rare earth for aerospace and a preparation method thereof. According to the weight percentage, the chemical composition of seamless tube is as follows: c0.12-0.18wt%, Si \u2264 0.20wt%, mn0.80-1.10wt%, P \u2264 0.015wt%, s \u2264 0.010wt%, cr1.25-1.50wt%, mo0.80-1.00wt%, v0.05-0.30wt%, nb0.01-0.20wt%, rare earth element re0.0005-0.0030wt%, and the residual is matrix Fe. Preparation method: vacuum induction melting \u2192 electroslag remelting / vacuum consumable remelting \u2192 forging bar \u2192 hot piercing \u2192 multi pass cold rolling / cold drawing and annealing heat treatment \u2192 cold rolling / cold drawing of finished product \u2192 tempering / annealing heat treatment of finished product \u2192 straightening \u2192 polishing \u2192 inspection of finished product. The material of the invention has high yield strength, tensile strength, fatigue strength and impact toughness, yield strength of 900-1100mpa, elongation of 12% - 20%, and grain size of more than grade 6 through the design of reasonable chemical composition, smelting process, cold deformation process and heat treatment process.

【技术实现步骤摘要】
一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管及其制备方法
本专利技术涉及在航空航天领域表现出较高的强度、韧性、塑性及疲劳性能的无缝管，具体为一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管及其制备方法。
技术介绍
国内航空航天用高强度钢无缝管主要包括30CrMnSi,15CrMnMoVA/E，15CrMnMoVA/E相对于30CrMnSi焊接性能更优异，不易产生焊接裂纹。但15CrMnMoVA/E钢存在扩口成材率低，产品性能不稳定等问题。中国专利技术专利“航空航天用无缝钢管的制造方法(公开号CN107363124A)”，该专利技术基于低成本加工航空航天用无缝管，其存在以下问题：采用连续退火炉退火，存在脱碳，表面质量难以控制的问题。中国专利技术专利“一种中低碳贝氏体高强高韧钢及其制造方法(公开号CN101210302A)”，该专利技术基于满足制造高强度、高韧性和较大截面的零部件的工程材料要求。该专利技术存在以下问题：化学成分范围太宽，导致力学性能波动太大，可操作性不强，无法适用于航空航天领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管及其制备方法，该无缝管在航空航天装备中表现出高强度、高韧性、高精度、高疲劳性能。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管，按重量百分比计，无缝管的化学成分为：C0.12～0.18wt％，Si≤0.20wt％，Mn0.80～1.10wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr1.25～1.50wt％，Mo0.80～1.00wt％，V0.05～0.30wt％，Nb0.01～0.20wt％，稀土元素RE0.0005～0.0030wt％，余量为基体Fe；其中，稀土元素RE为Ce与La的混合稀土金属。所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管，优选的，V0.15～0.25wt％，Nb0.05～0.15wt％，稀土元素RE0.001～0.002wt％。所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管的制备方法，依次包括如下步骤：真空感应熔炼→电渣重熔或真空自耗重熔→锻造棒料→热穿孔→多道次(两道次以上)冷轧或冷拔及退火热处理→成品冷轧或冷拔→成品调质或成品退火热处理→矫直→抛光→成品检验。所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管的制备方法，真空感应熔炼过程具体特征为：采用高纯度纯铁原料，要求真空感应精炼期的真空度≤2Pa，精炼时间≥15分钟，期间多次(两次以上)搅拌，在浇铸前添加稀土金属。所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管的制备方法，电渣重熔过程具体特征为：采用惰性气体保护或真空状态重熔。所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管的制备方法，多道次冷轧或冷拔后的退火热处理具体特征为：采用气氛保护炉，保护气体为氢气+氩气混合气，按体积比例计，氢气：氩气＝1：(3～8)，加热温度650～800℃保温60～180分钟，炉冷。所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管的制备方法，成品调质热处理采用真空气淬炉，冷却气体为氩气，加热温度900～1000℃保温20～60分钟，氩气快速冷却；成品退火热处理采用气氛保护炉，保护气体为氢气+氩气混合气，按体积比例计，氢气：氩气＝1：(3～8)，加热温度700～800℃保温60～180分钟，炉冷。本专利技术的设计思想是本专利技术采用V、Nb元素复合合金化代替V合金化，在电渣重熔或真空自耗重熔制备纯净化合金基础上，通过添加稀土元素改善非金属夹杂物的形态、净化晶界，提高材料的洁净程度。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术针对
技术介绍
存在的问题，通过独特的化学成分设计和还原气氛保护退火+真空调质处理、成品定径冷轧冷拔等生产工艺等技术措施，很好的解决
技术介绍
中存在的相关问题，取得显著的进步。2、钢中稀土的加入量低于其形核值，避免形成大的夹杂。固溶稀土起微合金化作用，改善非金属夹杂物的形态、净化晶界、细化晶粒，提高材料的洁净程度，实现高韧性、高塑性，有效提高后续无缝管构件加工的成品率。附图说明图1为本专利技术实施例1中Φ32mm(外径)×2mm(壁厚)无缝管的横截面晶粒度照片，晶粒度尺寸7级。图2为本专利技术实施例2中Φ36.5mm(外径)×1.75mm(壁厚)无缝管的纵截面典型夹杂物图片。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术含稀土航空航天用高强度钢无缝管及其制备方法做进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于下列的实施例。实施例1：按重量百分比计，含稀土航空航天用无缝钢的化学成分为：C0.12wt％，Si0.18wt％，Mn0.85wt％，P0.012wt％，S0.005wt％，Cr1.30wt％，Mo0.85wt％，V0.20wt％，Nb0.01wt％，稀土元素RE0.0006wt％，余量为基体Fe。其中，稀土元素RE为Ce与La的混合稀土金属。其规格为Φ32mm(外径)×2mm(壁厚)，主要制备工艺如下：真空感应熔炼→电渣重熔→锻造棒料→热穿孔→多道次冷轧及退火热处理→成品冷轧→成品调质热处理→矫直→抛光→成品检验。1.真空感应熔炼过程为：采用高纯度原材料纯铁、电解镍、金属铬、金属钼、钒铁，纯铁中Fe含量≥99.93wt％，其他原材料要求P含量≤0.010wt％，S含量≤0.005wt％；要求真空感应精炼期的真空度0.5Pa，真空除气时间15分钟。在浇铸前添加稀土金属，采用Ce占67wt％与La占33wt％的混合稀土金属。2.电渣重熔过程具体为：采用冷态真空度≤0.20Pa，漏气度≤6.5Pa/min的结晶器对铸锭进行电渣重熔精炼。3.退火热处理工艺具体为：多道次冷轧后的中间退火热处理采用气氛保护炉，保护气体为氢气+氩气混合气，体积比例氢气：氩气＝1：8，加热温度720℃保温120分钟，炉冷。4.成品调质热处理采用真空气淬炉，冷却气体为氩气，加热温度980℃保温30分钟，氩气快速冷却。本实施例中，制备为含稀土的航空航天用无缝管钢管。外径Φ32±0.10mm，壁厚为2±0.05mm。表1为实施例1制备含稀土的航空航天用无缝管钢管的调质态拉伸性能如图1所示，所制造Φ32mm×2mm的含稀土的航空航天用无缝管钢管，状态为淬火态。晶粒度等级达到7级。实施例2：按重量百分比计，含稀土航空航天用无缝钢的化学成分为：C0.15wt％，Si0.15wt％，Mn1.05wt％，P0.010wt％，S0.006wt％，Cr1.45wt％，Mo0.91wt％，V0.15wt％，Nb0.12wt％，稀土元素RE0.0020wt％，余量为基体Fe。其中，稀土元素RE为Ce与La的混合稀土金属。其规格为Φ36.5mm(外径)×1.75mm(壁厚)，主要制备工艺如下：真空感应熔炼→真空自耗重熔→锻造棒料→热穿孔→多道次冷轧及退火热处理→成品冷轧→成品退火热处理→矫直→抛光→成品检验。1.真空感应熔炼过程为：采用高纯度原材料纯铁、电解镍、金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管，其特征在于，按重量百分比计，无缝管的化学成分为：C0.12～0.18wt％，Si≤0.20wt％，Mn0.80～1.10wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr1.25～1.50wt％，Mo0.80～1.00wt％，V0.05～0.30wt％，Nb0.01～0.20wt％，稀土元素RE0.0005～0.0030wt％，余量为基体Fe；其中，稀土元素RE为Ce与La的混合稀土金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种含稀土航空航天用高强度钢无缝管，其特征在于，按重量百分比计，无缝管的化学成分为：C0.12～0.18wt％，Si≤0.20wt％，Mn0.80～1.10wt％，P≤0.015wt％，S≤0.010wt％，Cr1.25～1.50wt％，Mo0.80～1.00wt％，V0.05～0.30wt％，Nb0.01～0.20wt％，稀土元素RE0.0005～0.0030wt％，余量为基体Fe；其中，稀土元素RE为Ce与La的混合稀土金属。


2.根据权利要求1所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管，其特征在于，优选的，V0.15～0.25wt％，Nb0.05～0.15wt％，稀土元素RE0.001～0.002wt％。


3.一种权利要求1至2之一所述的含稀土航空航天用高强度钢无缝管的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
真空感应熔炼→电渣重熔或真空自耗重熔→锻造棒料→热穿孔→多道次冷轧或冷拔及退火热处理→成品冷轧或冷拔→成品调质或成品退火热处理→矫直→抛光→成品检验。


4.根据权利要求3所述的含稀土航空...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩维新，曲顺德，韩君平，岳越，许磊，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21