一种低碳钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低碳钢，其化学成分如下：C：0.02～0.13％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.4～0.8％，Ni：0.005～0.020％，Mo：0.15～0.4％，Cr：0.20～0.60％，B：0.0005～0.0015％，Nb：0.01～0.05％，V：0.05～0.10％，Ti：0.03～0.15％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。不可避免的杂质。不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢材料领域，具体涉及一种低碳钢及其制备方法，特别是力学性能改善的低碳钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国内外经济的发展，工程机械行业从安全、减轻自重及降低能耗的角度出发，对高强度钢板的需求日益增加，据统计，高强度钢的使用量在工程机械中占比达30％左右。由于我国幅员辽阔，包括严寒地区和寒冷地区，加之气候变化异常，我国常常受到寒潮的侵袭，冬季时低温寒冷地区分布更广，温度最低可达到
‑
50℃，钢结构在低温环境下工作越来越普遍，而低温容易降低结构钢的韧性，导致钢结构发生脆断。相关技术通常采用较高的碳和合金元素含量，提高了钢材的强度但也牺牲了塑韧性，尤其是在低温环境下，由于高强度钢发生脆性断裂，导致设备发生损坏的事故频繁发生。统计显示由于低温环境这一诱因引起的脆断占30～40％，矿山、工程机械、交通运输等方面大量使用野外露天机械和工程材料，在北方严寒的冬季存在发生低温脆断的危险。因此开发成本低、强度高、低温高韧性的高强度钢迫在眉睫。

技术实现思路

[0003]专利技术人发现，相关技术的高低温韧性、高强度钢通常添加Ti、Nb、Mo、Cr、V、Ni等贵金属元素，有的甚至加入了稀土元素，导致钢的成本提高。
[0004]在第一方面，本申请提供一种低碳钢，其化学成分如下：C：0.02～0.13％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.4～0.8％，Ni：0.005～0.020％，Mo：0.15～0.4％，Cr：0.20～0.60％，B：0.0005～0.0015％，Nb：0.01～0.05％，V：0.05～0.10％，Ti：0.03～0.15％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0005]在一些实施方案中，低碳钢的化学成分具有以下一项或多项特征含量可选为C含量可选为0.05％，Si含量可选为0.30％，Mn含量可选为0.70％，Ni含量可选为0.018％，Mo含量可选为0.35％，Cr含量可选为0.55％，B含量可选为0.0012％，Nb含量可选为0.05％，V含量可选为0.08％，Ti含量可选为0.13％，S含量可选为≤0.010，P含量可选为≤0.010，余量为铁和不可避免的杂质。
[0006]在一些实施方案中，低碳钢的化学成分具有以下一项或多项特征含量可选为C含量可选为0.08％，Si含量可选为0.25％，Mn含量可选为0.6％，Ni含量可选为0.012％，Mo含量可选为0.25％，Cr含量可选为0.40％，B含量可选为0.0009％，Nb含量可选为0.03％，V含量可选为0.07％，Ti含量可选为0.10％，S含量可选为≤0.012，P含量可选为≤0.010，余量为铁和不可避免的杂质。
[0007]在一些实施方案中，低碳钢的化学成分具有以下一项或多项特征含量可选为C含量可选为0.13％，Si含量可选为0.20％，Mn含量可选为0.5％，Ni含量可选为0.006％，Mo含量可选为0.20％，Cr含量可选为0.30％，B含量可选为0.0006％，Nb含量可选为0.02％，V含量可选为0.06％，Ti含量可选为0.05％，S含量可选为≤0.008，P含量可选为≤0.005，余量
为铁和不可避免的杂质。
[0008]在第二方面，本申请提供一种制备低碳钢的方法，包括以下步骤：
[0009]S1)提供原料钢坯，所述原料钢坯的化学成分如下：
[0010]C：0.02～0.13％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.4～0.8％，Ni：0.005～0.020％，Mo：0.15～0.4％，Cr：0.20～0.60％，B：0.0005～0.0015％，Nb：0.01～0.05％，V：0.05～0.10％，Ti：0.03～0.15％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0011]S2)对上一步产物进行热轧；
[0012]S3)利用热轧余热在820
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870℃保温；
[0013]S4)对上一步产物进行淬火处理；
[0014]S5)对上一步产物进行回火处理。
[0015]在一些实施方案中，步骤S1中，原料钢坯为铸锭。
[0016]在一些实施方案中，步骤S1中，原料钢坯的相组织为粗大的魏氏体、铁素体和珠光体。
[0017]在一些实施方案中，原料钢坯无疏松、夹渣、缩孔、偏析等缺陷。
[0018]在一些实施方案中，步骤S2中，热轧包括：
[0019]第一热轧：在1100～1250℃进行；
[0020]第二热轧：在950～1050℃进行。
[0021]在一些实施方案中，步骤S2中，热轧包括：
[0022]第一热轧的每道次变形量为5～30％，总变形量为50～80％；
[0023]第二热轧的每道次变形量为3～20％，总变形量为30～60％。
[0024]在一些实施方案中，步骤S3中，在820
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870℃保温的时间为1
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20min。
[0025]在一些实施方案中，步骤S3中，采用30～90℃的液体介质进行高压喷射淬火。
[0026]在一些实施方案中，高压喷射淬火可以使冷却均匀，减小变形，提高钢材寿命。较热的淬火液可减小钢材的畸变与开裂。
[0027]在一些实施方案中，液体介质为水、油或者PAG淬火液。
[0028]在一些实施方案中，步骤S4中，淬火处理后的产物组织包括板条马氏体和铁素体。
[0029]在一些实施方案中，步骤S5中，回火处理温度为500～600℃。
[0030]在一些实施方案中，步骤S5中，回火处理后的产物组织包括回火索氏体和铁素体。
[0031]在第三方面，本申请提供一种低碳钢，由上述任一项所述的方法制备获得。
[0032]在一些实施方案中，所述低碳钢含有回火索氏体和铁素体。
[0033]在一些实施方案中，所述低碳钢中回火索氏体的含量为50～90％，铁素体的含量为10～50％。
[0034]在一些实施方案中，所述低碳钢具有以下一项或多项性能：
[0035][0036]在一些实施方案中，所述低碳钢具有以下一项或多项性能：
[0037][0038]术语说明
[0039]“可接受的杂质”是指本领域相关国际标准、国家标准、行业标准等允许钢材料中存在的杂质。在一些实施方案中，可接受的杂质可以被认为是不可避免的杂质。在一些实施方案中，可接受的杂质对钢材料的性能基本上不产生实质性的影响，
[0040]回火索氏体(tempered sorbite)是马氏体在500
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600℃回火时的转变产物。这种组织系颗粒状渗碳体与铁素体的混合物，称为回火索氏体
[0041]铁素体是碳溶于α
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Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。
[0042]本专利技术的有益效果
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳钢，其化学成分如下：C：0.02～0.13％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.4～0.8％，Ni：0.005～0.020％，Mo：0.15～0.4％，Cr：0.20～0.60％，B：0.0005～0.0015％，Nb：0.01～0.05％，V：0.05～0.10％，Ti：0.03～0.15％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。2.一种制备低碳钢的方法，包括以下步骤：S1)提供原料钢坯，所述原料钢坯的化学成分如下：C：0.02～0.13％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.4～0.8％，Ni：0.005～0.020％，Mo：0.15～0.4％，Cr：0.20～0.60％，B：0.0005～0.0015％，Nb：0.01～0.05％，V：0.05～0.10％，Ti：0.03～0.15％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。S2)对上一步产物进行热轧；S3)利用热轧余热在820
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870℃保温；S4)对上一步产物进行淬火处理；S5)对上一步产物进行回火处理。3.根据权利要求2所述的方法，步骤S1中，原料钢坯为铸锭。4.根据权利要求2所述的方法，步骤S1中，原料钢坯的相组织为粗大的魏氏体、铁素体和珠光体。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏霄，李毅，文军，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：