一种超低温环境用高强度高塑性钢及其制备方法技术

本发明专利技术属于超低温材料技术领域，公开了一种超低温环境用高强度高塑性钢及其制备方法。采用高锰高氮成分体系，基于奥氏体稳定化理论，以低成本锰元素替代昂贵的镍元素实现奥氏体稳定，并通过锰元素和铬元素对氮溶解度的促进作用，形成高锰稳相和高氮强化的协同机制。通过锻造阶段严格控制加热与终锻温度保障组织均匀性，热轧前经均匀化处理促进锰、氮充分固溶，并采用控制轧制工艺精准控制终轧温度以保留高比例变形奥氏体晶粒进一步提升材料强度，在每吨合金成本降低75%以上的同时，实现了超低温材料性能的跨越式提升，获得了‑269℃下屈服强度≥1600MPa、抗拉强度≥1900MPa且延伸率≥20%的优异强塑性匹配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超低温材料，具体涉及一种超低温环境用高强度高塑性钢及其制备方法。

技术介绍

1、随着深空探测、聚变堆超导磁体等尖端技术的快速发展，以及液化天然气、液氢、液氦等超低温能源在储存与运输领域的需求急剧攀升，对超低温环境下服役材料的性能提出了前所未有的严苛要求。这类材料不仅需在极端低温下兼具高强度、优异的低温韧性与塑性，还需具备良好的耐腐蚀性，同时需严格控制热膨胀系数以保障结构稳定性，此外，部分场景还对材料的无磁性提出了特殊要求。

2、在超低温材料领域，传统解决方案多依赖高镍型奥氏体不锈钢，其核心原理是通过高含量镍元素稳定奥氏体相，从而提升低温性能。例如，中国专利文献cn117286426a公开的“适用于核聚变铠甲的高强无磁奥氏体不锈钢棒材”，虽能在-269℃下实现屈服强度1250mpa、抗拉强度1700mpa、延伸率25%的性能，但其镍含量高达14.0%~15.5%。然而，镍作为稀缺贵金属，成本极高，这一特性严重制约了该类材料在大规模工程中的应用，且工艺多采用单一处理方式，难以根据不同工况需求灵活调控材料的强塑性匹配，存在性能调控局限。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超低温环境用高强度高塑性钢，其特征在于，以质量百分数计，超低温环境用高强度高塑性钢化学成分包含：C0.03%；Mn:20.0%~28.0%；Cr：10.0%~15.0%；Si：0.20%~0.40％；N：0.25%~0.40%；Cu1.0%；Nb0.20%；V0.20%；S0.005%；P0.005%；余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的超低温环境用高强度高塑性钢，其特征在于，Mn、Cr、N、Si元素的质量百分数满足如下关系式：

3.根据权利要求1所述的超低温环境用高强度高塑性钢，其特征在于，在-269℃、5T磁场强度下，所述超低温环境用...

【技术特征摘要】

1.一种超低温环境用高强度高塑性钢，其特征在于，以质量百分数计，超低温环境用高强度高塑性钢化学成分包含：c0.03%；mn:20.0%~28.0%；cr：10.0%~15.0%；si：0.20%~0.40％；n：0.25%~0.40%；cu1.0%；nb0.20%；v0.20%；s0.005%；p0.005%；余量为fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的超低温环境用高强度高塑性钢，其特征在于，mn、cr、n、si元素的质量百分数满足如下关系式：

3.根据权利要求1所述的超低温环境用高强度高塑性钢，其特征在于，在-269℃、5t磁场强度下，所述超低温环境用高强度高塑性钢相对磁导率＜1.03。

4.根据权利要求1所述的超低温环境用高强度高塑性钢，其特征在于，所述超低温环境用高强度高塑性钢具有稳定的单相奥氏体组织，在-269℃经x...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓想涛，张楚恒，刘永长，王海丰，李小琳，丁然，李艳梅，王昭东，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：