一种高均质大规格超高强度钢锭及其制造方法，其化学成分的重量百分比为：C：0.29-0.36%，Mn：0.50-1.50%，Si：1.20-2.50%，Cr：0.90-1.20%，Ni：5.00-6.00%，Mo：0.50-1.00%，V≤0.35%，Nb≤0.04%，S≤0.005%，P≤0.01%，O≤20PPm，N≤25PPm，其余为Fe和不可避免的杂质；该钢锭锻造成400mm-500mm直径的钢棒的纵向力学性能：Rm≥1800MPa，Rp0.2≥1470MPa，A≥10%，Z≥44%，20℃下Aku≥60J，横向力学性能与纵向力学性能之比达到92%以上，达到了高均质的要求，其低倍组织中的白斑、暗斑、径向偏析、年轮状偏析分别达到AAAB级,优于按ASTMA604-93检验的低倍组织合格级别；该钢锭的直径Ф为760-920mm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高强度钢冶金领域，尤其涉及，该钢锭锻造成多400mm-500mm直径的钢棒的纵向力学性能^彡1800MPa，Rp0.2彡1470MPa，A彡10%，Z彡44%，20°C下Aku彡60J，横向力学性能与纵向力学性能之比达到92%以上，达到了高均质的要求，其低倍组织中的白斑、暗斑、径向偏析、年轮状偏析分别达到AAAB级，优于按ASTMA604-93检验的低倍组织合格级别。
技术介绍
超高强度钢分为低合金超高强度钢、马氏体时效钢、二次硬化钢，一般强度大于1400MPa，一般用途的钢种，其横向性能(除强度外)延伸率、断面收缩和冲击韧性通常是纵向性能的75 85%，如:30CrMnSiNi2A钢小于β 200mm钢棒，纵向力学性能抗拉强度在1680MPa、冲击韧性在61J，横向力学性能冲击韧性49J ；30Cr3SiNiMoVA f 300钢棒，抗拉强度1740MPa，冲击韧性52J，横向力学性能冲击韧性40J ；00Nil8Co8Mo5TiAl钢f 200钢棒，强度在1750 1850MPa，冲击韧性在55 70J，横向冲击韧性41 60J ;多年来数据统计，钢的冲击韧性比较分散，对于大规格材料其冲击韧性比小规格材还要低。常规用途的材料通常不要求横向性能，钢锭锻轧时直接拔长，由于纵向变形大，横向变形小，成品力学性能延伸率、断面收缩率、冲击韧性只有纵向性能的75 85%，即纵横向性能差异大，钢材各向异性明显，即钢材均匀性和各向性能一致性不好。均质化:产品质量均匀即化学成分、组织、各方向力学性能均匀并趋于一致，通常把力学性能横纵向性能之比大于90%的材料称为高均质材料。用常规的制造方法不能满足这种要求，因此，必须进行均质化制造。随着高科技产品要求的提高,特别是横向性能要求高的产品,要求均质化。 GB/T3077规定最大尺寸规格是直径# 400_，大于# 400_直径的材料称为大规格材。而生产大规格钢棒为了保证成品钢棒性能需要加大钢锭尺寸，否则，由于锻造比低，钢锭加工过程中因铸造组织(树枝晶)不能彻底破碎，影响钢的性能。如某工程用材料尺寸规格# 400 # 550mm,要求(纵向)=Rm彡1760MPa,Rp0.2彡1350MPa，A彡8%, Z ^ 40%, Aku彡60J，横向冲击韧性要求达到纵向性能的90%以上，低倍组织按ASTMA604-93检验，低倍组织合格级别应优于表I所示的规定。表I 斑j径向偏析j环状组织 a |a |b |b现有的相关专利，如中国专利CN102212760A的新型无钴高强高韧钢G50，该钢种的化学成分(wt.% )为:C:0.26-0.30，Mn:0.40-0.75，S1:1.70-2.10，Cr:0.90-1.20，Ni:4.3-4.86，Mo:0.50-0.70，Nb:0.02-0.04，抗拉强度彡 1680MPa、冲击韧性达到彡 60J，但其仅试制了小于多320mm钢棒，不属于大规格钢棒级别，无法预料采用该成分生产的大规格钢棒的均质性。30CrMnSiNi2A钢淬透性不能满足> f 400mm钢棒的要求，强度也达不到其要求。国外有关高均质钢未见相关资料报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该钢锭锻造成f 400mm 500_直径的钢棒的纵向力学性能=Rm彡1800MPa, Rp0.2彡1470MPa,A彡10%，Z彡44%，20°C下Aku彡60J，横向力学性能与纵向力学性能之比达到92%以上，达到了高均质的要求，其低倍组织中的白斑、暗斑、径向偏析、年轮状偏析分别达到AAAB级，优于按ASTMA604-93检验的低倍组织合格级别，钢锭的直径Φ为760_920mm。本专利技术给出了该大型钢锭及其冶炼制造方法，生产出的大规格钢棒，满足超高纯度、低气体、高低倍组织要求、高横纵向性能比的冶金质量要求。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案:一种高均质大规格超高强度钢锭，其化学成分的重量百分比为:C:0.29-0.36%,Mn:0.50-1.50%,S1:1.20-2.50%,Cr:0.90-1.20%,Ni: 5.00-6.00%,Mo:0.50-1.00%,V 彡 0.35%, Nb ( 0.04%, S ( 0.005%, P ^ 0.01%, O ^ 20PPm, N ^ 25PPm，其余为 Fe 和不可避免的杂质；该钢锭的直径Φ为760-920_，该钢锭锻造成f 400-500_直径的钢棒的纵向力学性能:抗拉强度RmS 1800MPa，屈服强度Rpa2彡1470MPa，延伸率A彡10%，断面收缩率Z彡44%，20°C下冲击韧性Aku ^ 60J，横向力学性能与纵向力学性能之比达到92%以上，达到了高均质的要求，其低倍组织中的白斑、暗斑、径向偏析、年轮状偏析分别达到A、A、A、B级，优于按ASTMA604-93检验的低倍组织合格级别。本专利技术的高均质大规格超高强度钢锭的制造方法如下:为了获得高均质钢首先要获得化学成分和组织均匀的钢锭，提高横向性能，钢锭凝固时要获得更多的等轴晶，需要快速凝固，同时要求低温浇铸。 为此，本专利技术首先对上述化学成分的钢锭的冶炼方法进行了选择:(I)电弧炉+真空脱气熔炼:该冶炼方法采用高真空、充分搅拌和低温控制，气体含量可以达到 ( 20PPm，但彡50PPm，不能满足氮彡30ppm的要求，但是钢锭凝固时树枝晶粗大，横向性能低，生产大于f 400mm的钢棒横向性能难以保证,不能满足均质化要求；低倍组织也很难满足上述技术级别要求；(2)电渣重熔冶炼:该冶炼方法有吸气能力，氮含量不易保证达到上述技术要求；(3)真空自耗炉熔炼:真空自耗炉具有超强的脱气能力，可以达到氧氮控制要求；真空自耗炉重溶过程由于超高真空度、慢速熔炼、快速冷却和凝固条件，钢锭形成大量等轴晶，偏析倾向降低，低倍组织可以达到技术要求，并可显著提高横向性能；为了确保大规格材料满足上述化学成分要求和低倍组织及力学性能要求的冶炼方法只有采用真空感应炉+真空自耗炉重溶冶炼工艺；本专利技术还选择了钢锭尺寸规格:为了保证锻造比，满足上述化学成分的钢锭尺寸规格采用直径Φ810πιπι的钢锭。本专利技术的高均质大规格超高强度钢锭的制造方法，具体包括如下步骤:(I)真空感应炉熔炼，包括熔化和精炼:(a)熔化:按照上述化学成分的配比进行备料，将除金属Mn外的原料采用真空感应炉进行预热，当真空度彡4Pa时给电熔化，熔化功率为400-1000kW，熔化期控制真空度彡5Pa，如果沸腾降功率；全熔后功率升至1000-2000kW保持7-10分钟，温度达到1580-1600°C，获得熔化后的钢水。(b)精炼:将真空感应炉内充氩气并将金属Mn加入溶化后的钢水中，在1580_1600°C高温下进行精炼，为了获得高均质化钢材，钢水采用电磁搅拌，全程搅拌时间5 10分钟，获得精炼钢水。(2)浇铸、冷却、退火:将精炼钢水采用上铸法浇铸成电极钢锭，浇铸温度控制在1520 1550°C的低温；浇铸后的电极钢锭先进行模冷冷却75-120min，再进行退火、保温，然后炉冷至500°C以下进行空冷，获得退火后的电极钢锭，退火温度为640-660°C，保温时间为15-25h。(3)修磨:将退火后的电极钢锭用砂轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高均质大规格超高强度钢锭，其化学成分的重量百分比为：C：0.29?0.36％，Mn：0.50?1.50％，Si：1.20?2.50％，Cr：0.90?1.20％，Ni：5.00?6.00％，Mo：0.50?1.00％，V≤0.35％，Nb≤0.04％，S≤0.005％，P≤0.01％，O≤20PPm，N≤25PPm，其余为Fe和不可避免的杂质；该钢锭的直径Φ为760?920mm；该钢锭锻造成400mm?500mm直径的钢棒的纵向力学性能：Rm≥1800MPa，Rp0.2≥1470MPa，A≥10％，Z≥44％，20℃下Aku≥60J，横向力学性能与纵向力学性能之比达到92％以上，其低倍组织中的白斑、暗斑、径向偏析、年轮状偏析分别达到A、A、A、B级。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张景海，郭军霞，田玉新，陈杰，
申请(专利权)人：宝钢特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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