一种具有优异低温冲击韧性的14Cr1MoR钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有优异低温冲击韧性的14Cr1MoR钢板及其制造方法，元素成分按重量百分含量为C：0.07～0.13％，Si：0.50～0.70％，Mn：0.40～0.65％，P：≤0.007％，S：≤0.005％，Ni：0.10～0.30％，Cr：1.20～1.50％，Mo：0.50～0.65％，Sn≤0.003％，Sb≤0.001％，As≤0.003％，J系数＝(Si+Mn)

【技术实现步骤摘要】
一种具有优异低温冲击韧性的14Cr1MoR钢板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及铁基合金及其制造
，尤其涉及一种压力容器用中厚14Cr1MoR钢板及其制造方法。

技术介绍

[0002]14Cr1MoR属于耐热钢，通常用于制造汽化炉、加氢反应器等承受高温、高压设备，薄规格钢板也用于输油输气钢管的制造，因此要求该钢既具有一定的常温强度和韧性，还要具备耐高温性能和优异的高温持久蠕变特性，同时在低温环境下使用还须具有优异的低温冲击韧性。专利公开号CN110846593A的专利文献公开了一种高温锅炉和压力容器钢板，由以下成分制备而成：C：0.13～0.16％，Si：0.50
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0.80％，Mn：0.40～0.65％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ni≤0.30％，Cr：1.15～1.25％，Mo：0.45～0.55％，Cu≤0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；还公开了该钢的生产方法，钢板厚度10
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32mm，采用轧后快速气雾冷却和离线回火工艺生产，该技术方案采用气雾冷却，存在冷却不均匀、稳定性差的问题，而且钢板只能满足20℃冲击性能要求，更低温度冲击性能难以满足。专利公开号CN112281052A的专利文献公开了一种低碳低合金铬钼压力容器用钢板及其热处理方法，钢板厚度32
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58mm，钢板正火加回火后可满足
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10℃冲击性能要求，但是
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60℃冲击要求无法满足可靠的使用要求。
[0003]针对国内现有14Cr1MoR钢50mm以下薄钢板低温冲击韧性差、快冷工艺不稳定的问题，亟需开发低温冲击韧性更加优异，同时具备优良高温性能的压力容器或钢管用14Cr1MoR钢板和稳定可靠的制造方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种具有优异低温冲击韧性的14Cr1MoR钢板及其制造方法。所述14Cr1MoR钢板不但
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60℃横向低温冲击吸收能量在100
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300J，具有优异的低温韧性；而且480℃高温拉伸屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥500MPa，可满足高温使用条件，满足石油、化工、电力等低温、高温、高压等各种苛刻的服役要求。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种具有优异低温冲击韧性的14Cr1MoR钢板，钢板的元素按重量百分含量为C：0.07～0.13％，Si：0.50～0.70％，Mn：0.40～0.65％，P：≤0.007％，S：≤0.005％，Ni：0.10～0.30％，Cr：1.20～1.50％，Mo：0.50～0.65％，Sn≤0.003％，Sb≤0.001％，As≤0.003％，脆化系数J系数＝(Si+Mn)
×
(P+Sn)
×
10000≤80，式中元素符号为对应元素的重量百分含量，X系数＝(10P+5Sb+4Sn+As)
×
100≤10ppm，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
[0006]本申请的元素设计理由：C：0.07～0.13％，C主要起强化作用，提高常温和高温强度，但是C过高会产生粗大碳化物，降低钢板韧性。Si含量0.50
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0.70％，Si在炼钢过程中起到脱氧剂的作用，提高钢水的纯净度。固溶于钢中的硅可起到固溶强化作用，提高钢材强度。Mn：0.40～0.65％，Mn为固溶强化元素，在钢中主要起固溶强化作用，同时也能提高韧
性。Ni：0.10～0.30％，Ni的作用是改善钢的韧性，同时作为提高淬透性的元素之一，对热处理后强度也有一定的提高作用。Cr：1.20～1.50％，Cr提高淬透性，在正火后加速冷却的过程中，激发组织直接进入贝氏体相变区，获得较高的强度和韧性。Mo含量0.50～0.65％，Mo能够明显增加钢的淬透性，提高钢的高温屈服强度和高温蠕变强度。P、S属于有害元素，应尽可能降低它们的含量。作为高温工况下长期使用的钢材，P、Sn、Sb及As等元素易于在晶界偏析，导致晶界脆化，Si、Mn促进P的偏析，加剧脆化，因此应尽量减少前述元素的含量。
[0007]通常采用脆化系数J系数＝(P+Sn)
×
(Si+Mn)
×
10000、X系数＝(10P+5Sb+4Sn+As)
×
100代表钢材的抗高温脆化能力，J系数和X系数越低，说明钢材抗高温脆化能力越好。传统要求J系数≤150,X系数≤12ppm。而在本案中，为了降低J系数和X系数，设计P≤0.007％，Sn≤0.003％，Sb≤0.001％，As≤0.003％，Si：0.50
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0.70％，Mn含量范围0.40～0.65％，J系数≤120，X系数≤10ppm。
[0008]上述元素成分设计应当视为一个整体，所述元素成分体系在满足低温韧性设计的前提下仍具有较高抗高温脆化能力。
[0009]本申请的另一目的是要提供基于上述元素成分设计的14Cr1MoR钢板制造方法，所述制造方法尤其适合15
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40mm厚度规格的生产。生产过程包括：冶炼、连铸、坯料堆缓冷、加热、轧制和热处理工序，具体做法如下：
[0010]冶炼：钢水经转炉冶炼，转炉出钢时P应≤0.008％，再通过一次扒渣避免钢渣回P，扒渣后P含量不超过0.004％；钢水转至精炼，调整元素成分和去除夹杂物；再进行真空脱气，真空度0.5Pa以下保持20分钟以上，吹氩搅拌钢水15分钟以上使夹杂物上浮，前述工序完成后后进行浇铸钢坯。
[0011]浇铸：将钢水浇铸成150mm以上厚度的铸坯，铸坯堆缓冷以促进氢的释放，缓冷后氢含量＜1ppm，铸坯的缓冷非常重要，缓冷的目的是减少产品的氢脆风险，这对产品高温状态下的性能十分关键。
[0012]轧制：将缓冷后铸坯重新加热，最高加热温度1240～1260℃，均热段保温温度1210～1240℃，铸坯组织充分均质，采用再结晶区和非再结晶区两阶段轧制，再结晶区轧制的开轧温度控制在1026～1085℃，采用高温轧制时连铸坯变形抗力较小，有利于提高变形量，细化奥氏体晶粒，终轧温度控制在910～960℃，总压下率45～80％；非再结晶区轧制的开轧温度控制在850～870℃，非再结晶区轧制的总计压下率100％以上。
[0013]热处理：正火温度910℃～950℃，保温时间2min/mm以上，最短时间应不低于60min，保温后喷水加速冷却，冷却速率3～10℃/s，冷却至400℃以下，再空冷至室温；回火温度720℃
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750℃，保温时间3min/mm以上，空冷至室温，得到回火贝氏体组织。通过正火及加速冷却处理，细化奥氏体晶粒和改善组织，根据CCT曲线可知，该钢在正火后以3
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10℃/s进行冷却时可获得均匀的贝氏体组织，该组织具有极高的强度和较好的低温韧性；回火后组织变为回火贝氏体，但其强度明显降低，低温韧性进一步提升，从而获得优异的强韧性匹配。
[0014本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有优异低温冲击韧性的14Cr1MoR钢板，其特征在于：所述钢板的组织为回火贝氏体，所述钢板的元素按重量百分含量为C：0.07～0.13％，Si：0.50～0.70％，Mn：0.40～0.65％，P：≤0.007％，S：≤0.005％，Ni：0.10～0.30％，Cr：1.20～1.50％，Mo：0.50～0.65％，Sn≤0.003％，Sb≤0.001％，As≤0.003％，脆化系数J系数＝(Si+Mn)
×
(P+Sn)
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10000≤80，式中元素符号为对应元素的重量百分含量，X系数＝(10P+5Sb+4Sn+As)
×
100≤10ppm，余量为Fe和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于：钢板的生产厚度为15～40mm。3.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于：钢板
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60℃横向低温冲击吸收能量在100
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300J，480℃条件下拉伸屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥500MPa。4.一种制造权利要求1所述钢板的方法，其特征在于：包括冶炼：钢水经转炉冶炼，转炉出钢时P应≤0.008％，再通过一次扒渣避免钢渣回P，扒渣后P含量不超过0.004％；钢水转至精炼，调整元素成分和去除夹杂物...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，白云，孟宪震，苗丕峰，叶建军，杨宏伟，刘海宽，袁伽利，徐君，
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：