一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢及制备方法，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%～0.15%，Si：0.15%～0.30%，Mn：1.0%～1.5%，S≤0.01%，P≤0.01%，Cr：0.3%～1.0%，Ni：0.8%～2%，Cu：0.01%～0.2%，Mo：0.3%～0.6%，Nb：0.01%～0.08%，V：0.01%～0.05%，Ti：0.006%～0.05%，Al：0.01%～0.2%，其余为Fe和不可避免的杂质。通过耐蚀元素的适量添加和控轧控冷工艺，提高普通690MPa级高强度结构钢在海洋环境中的的耐蚀性和抗应力腐蚀开裂性能。性和抗应力腐蚀开裂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢及制备方法


[0001]本专利技术涉及钢铁生产
，特别是涉及一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢及制备方法。

技术介绍

[0002]随着海洋资源的开采，海洋装备向远洋作业方向发展，对海工用高强钢的综合性能不断提出新的要求。由于海洋环境的严酷性和强腐蚀性，海工高强钢不仅需要具备高强度、高韧性、抗层状撕裂性能和良好的可焊性，还要具备优异的耐蚀性、抗应力腐蚀和腐蚀疲劳性能。在海洋环境中长期服役的高强钢，由于处于高温、高湿、高盐雾的服役环境，侵蚀性氯离子在钢表面不断沉积，腐蚀往往非常严重，且大型海洋装备不仅承受着较大的自身重量，还要经受海风海浪海流等环境载荷，在严重腐蚀和较大的载荷应力条件下存在较大的应力腐蚀风险。在此背景下，除了采用防腐涂层、阴极保护等防护技术外，提高钢材本身的耐蚀性和抗应力腐蚀开裂性能也显得尤为重要。

技术实现思路

[0003]为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％～0.15％，Si：0.15％～0.30％，Mn：1.0％～1.5％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cr：0.3％～1.0％，Ni：0.8％～2％，Cu：0.01％～0.2％，Mo：0.3％～0.6％，Nb：0.01％～0.08％，V：0.01％～0.05％，Ti：0.006％～0.05％，Al：0.01％～0.2％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0004]技术效果：本专利技术通过耐蚀元素的适量添加和控轧控冷工艺，提高普通690MPa级高强度结构钢在海洋环境中的的耐蚀性和抗应力腐蚀开裂性能，具有良好的强韧性匹配、较低的屈强比和良好的抗应力腐蚀开裂性能。
[0005]本专利技术进一步限定的技术方案是：前所述的一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.10％～0.15％，Si：0.15％～0.20％，Mn：1.0％～1.5％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cr：0.3％～1.0％，Ni：0.8％～2％，Cu：0.01％～0.2％，Mo：0.3％～0.6％，Nb：0.01％～0.08％，V：0.01％～0.05％，Ti：0.006％～0.02％，Al：0.01％～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0006]前所述的一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％～0.12％，Si：0.2％～0.3％，Mn：1.0％～1.5％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cr：0.3％～1.0％，Ni：0.8％～2％，Cu：0.1％～0.2％，Mo：0.3％～0.6％，Nb：0.01％～0.08％，V：0.01％～0.05％，Ti：0.006％～0.05％，Al：0.01％～0.2％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0007]前所述的一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢，钢板厚度范围为10mm～50mm。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢制备方法，不需进行回火处理，也无需进行轧后调质处理，包括以下步骤：铸坯加热保温：铸坯装入加热炉中，在1200
±
20℃下保温1h进行均匀化，为热轧做准
备；粗轧：经过第一道次高压水除鳞后，进行粗轧，开轧温度温度控制在1100～1150℃，累积压下量控制为总变形量的70％～80％；精轧：经过第一阶段初轧后，再经过第二道次高压水除鳞，穿水冷却至900～950℃，开始第二阶段的精轧，开轧温度控制为900
±
20℃，轧制温度控制在奥氏体非再结晶温度以内，终轧温度控制在880℃以下；轧后空冷至室温。
[0009]前所述的一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢制备方法，钢板为晶粒细小且M/A组元弥散分布的粒状贝氏体钢。
[0010]本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术钢中各元素的作用如下：碳：碳为钢的强化元素，且可与微合金元素形成纳米析出物，对钢的强韧性和抗氢脆性能均有利，但随着碳含量的增加，钢的强度升高，而韧性和焊接性能降低，为保持高强钢的强韧性匹配和可焊性，碳含量不可太高；锰：Mn为固溶强化元素，可提高钢的强度，且为奥氏体稳定元素，适量的Mn可推迟珠光体转变，降低相变温度，有利于形成贝氏体组织，采用1.0％～1.5％的Mn，即可提高强度到690MPa以上，又可降低相变温度，有利于粒状贝氏体的形成；硅：Si可作为脱氧剂，并通过固溶强化提高钢的强度，能显著提高钢的屈服强度和抗拉强度，且能提高钢的淬透性，但Si含量过高，会降低钢的可焊性，因而综合考虑选则0.15％～0.30％的Si含量；镍：Ni为奥氏体稳定元素，可增加奥氏体过冷度，降低贝氏体转变温度，促进控冷过程中贝氏体的形成；同时Ni可大幅提高低合金钢的低温韧性和耐蚀性，提高抗应力腐蚀开裂性能，本专利技术在国标GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》基础上增加了Ni含量，主要目的是提高耐蚀性，并增加过冷奥氏体的稳定性，保证控冷过程中形成粒状贝氏体，并保留部分残余奥氏体以提高提高应变硬化能力，有效降低屈强比；铬：Cr能提高钢的淬透性和耐蚀性，可有效抑制珠光体转变，促进粒状贝氏体的形成；铜：Cu为奥氏体稳定元素，可抑制珠光体转变，有利于贝氏体形成，并可提高低合金钢的耐蚀性；在冷却速率较慢或失效热处理时，可形成纳米Cu粒子，产生沉淀硬化效果；钼：Mo可推迟珠光体转变，促进针状铁素体或贝氏体形成，同时可提高微合金元素(Nb、V、Ti)在奥氏体中的固溶度，推迟碳氮化物析出，并形成复合析出物，显著细化析出物尺寸和晶粒度，提高高强钢的强韧性，本专利技术在国标GB/T1591-2008的基础上适当提高了Mo含量，提高耐蚀性的同时细化晶粒尺寸，通过密集晶界对裂纹扩展的阻碍作用提高抗应力腐蚀开裂性能；微合金元素：Nb、V、Ti微合金元素可提高奥氏体再结晶温度，扩大非再结晶区，并推迟相变，有利于得到晶粒细化的贝氏体，通过析出强化和晶粒细化，显著提高钢的强韧性；其他元素：Al作为脱氧剂，并能细化晶粒，一定量的Al还能改善钢的低温韧性；S、P为钢中的杂质元素，对钢的强韧性有害，应尽量控制在较低水平；(2)本专利技术中控轧控冷制备工艺，目标通过再结晶区的多道次轧制细化晶粒，形成细小的贝氏体铁素体和M/A组元等析出相，通过贝氏体铁素体提高钢的塑韧性，通过M/A组元和(Nb,V,Ti)的碳氮化物等析出相提高钢的强度，通过软相贝氏体铁素体和硬相M/A组元之间的协调变形，以及纳米析出相对位错的钉扎阻碍作用，有效提高钢的应变硬化能力，相对于
水冷得到的板条贝氏体或调质钢，能有效降低屈强比；(3)本专利技术钢种在屈服强度高达690MPa以上时仍具有较低的屈强比，且在恶劣海洋环境中具有优异的抗应力腐蚀性能；钢材生产工艺简单，采用轧后空冷方式，不需进行回火处理，也无需进行轧后调质处理。
附图说明
[0011]图1为本专利技术实施例和比较例的SEM微观组织形貌图；图2为本专利技术实施例和比较例在空气中和模拟海洋盐雾环境中的慢应变速率拉伸曲线。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%～0.15%，Si：0.15%～0.30%，Mn：1.0%～1.5%，S≤0.01%，P≤0.01%，Cr：0.3%～1.0%，Ni：0.8%～2%，Cu：0.01%～0.2%，Mo：0.3%～0.6%，Nb：0.01%～0.08%，V：0.01%～0.05%，Ti：0.006%～0.05%，Al：0.01%～0.2%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.10%～0.15%，Si：0.15%～0.20%，Mn：1.0%～1.5%，S≤0.01%，P≤0.01%，Cr：0.3%～1.0%，Ni：0.8%～2%，Cu：0.01%～0.2%，Mo：0.3%～0.6%，Nb：0.01%～0.08%，V：0.01%～0.05%，Ti：0.006%～0.02%，Al：0.01%～0.10%，其余为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种低屈强比抗应力腐蚀开裂高强钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%～0.12%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.0%～1.5%，S≤0.01%，P≤0.01%...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文秀，马宏驰，范益，蔡佳兴，程学群，李晓刚，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：