一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐低温高韧性的高强低合金圆钢及其制备方法，所述圆钢化学成分及质量百分含量为：C：0.11～0.12％、Si：0.26～0.38％、Mn：1.34～1.45％、Cr：0.10～0.15％、Ni：0.20～0.30％、Cu：0.02～0.04％、Al：0.033～0.058％、V：0.079～0.086％、Nb：0.021～0.025％、P≤0.020％、S≤0.008％、N≤80ppm、O≤18ppm、H≤1.5ppm，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。本发明专利技术采用控轧控冷工艺轧制，连铸坯加热到1150～1250℃，加热时间为2.7～4h，粗轧温度为1120～1180℃，中轧温度为1070℃～1140℃，精轧温度为920℃～1020℃，控制冷却到650℃左右，然后入缓冷坑自然冷却到温度≤150℃。所生产的产品屈服强度≥450MPa、抗拉强度≥600MPa、延伸率≥21％、‑60℃纵向冲击功≥70J，焊接性良好，形成冷裂的倾向小。

A high strength low alloy round steel with low temperature and high toughness and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢及其制备方法
本专利技术属于冶金
，涉及一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢及其制备方法。
技术介绍
严寒地区矿山开采、能源资源开发越来越多，工程机械上的零部件也应适应低温环境，因此对钢材的低温韧性要求也越来越严格，兼具低温韧性的同时还要具备高强度、良好的焊接性等优良的性能。中国专利CN104471098B申请公开了“低合金高强度结构钢”，中国专利CN108342656A申请公开了“一种超高强度汽车结构钢及其生产方法”，所公开的低合金结构钢的低温韧性温度分别为-40℃和0℃不如本专利技术中-60℃的温度低，且比本专利技术钢的化学成分方面多加了成本较高的Mo和Ti合金。中国专利CN107236909B申请公开了“可用于-60℃低温环境的高强度、高韧性耐腐蚀钢及其生产方法”，所公开钢的成本要比本专利技术钢的成本高很多，且含有稀有金属Zr和Ta。中国专利CN104451379A申请公开了“一种高强度低合金铌钒结构钢及其制备方法”，与本专利技术钢化学成分不同且未公开钢的各项物理性能。
技术实现思路
基于上述不足，本专利技术的目的在于，提供了一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢及其制备方法，该钢种相对成本低、低温下韧性高、良好的焊接性、综合力学性能良好。为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢，所述耐低温高韧性的高强度低合金圆钢的化学成分及质量百分含量为：C：0.11～0.12％、Si：0.26～0.38％、Mn：1.34～1.45％、Cr：0.10～0.15％、Ni：0.20～0.30％、Cu：0.02～0.04％、Al：0.033～0.058％、V：0.079～0.086％、Nb：0.021～0.025％、P≤0.020％、S≤0.008％、N≤80ppm、O≤18ppm，H≤1.5ppm，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。Cr元素在钢中形成稳定而硬的碳化物，为了能显著提高强度硬度同时塑性和韧性又不明显降低，设计Cr元素的含量最高取0.15％。Ni元素是提高钢材韧性最有效的合金元素，其韧化的机理是使材料基体本身在低温下易于交叉滑移，从而提高韧性，因此为了提高钢材的低温韧性Ni元素的含量最高取0.30％。V元素极易与碳结合形成碳化物，由于VC的溶解温度较高，钢在淬火过程中会存在部分细小未溶的VC，有效钉扎晶界，阻碍晶界的迁移进而达到细化晶粒，提高材料的强韧性，考虑成本原因，设计V元素最高取0.086％。Nb元素可细化晶粒、阻止再结晶、延迟相变，可起到阻止奥氏体长大，细化奥氏体和铁素体晶粒，产生沉淀强化作用，进而提高钢的强度，设计Nb元素最高取0.025％。本专利技术还提供了一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢的制备方法，所述制备方法包括电炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、轧制成棒材等工艺，本专利技术采用控轧控冷工艺轧制，连铸坯加热到1150～1250℃，加热时间为2.7～4h，粗轧温度为1120～1180℃，中轧温度为1070℃～1140℃，精轧温度为920℃～1020℃，控制冷却到650℃左右，然后入缓冷坑自然冷却到温度≤150℃。本专利技术提供了一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢，所述耐低温高韧性的高强度低合金圆钢采用如上所述的制备方法得到。本专利技术通过Cr、Ni、V、Nb等元素的微合金化，进一步提高钢材强度的同时，也可兼顾钢材在低温下的韧性，同时具备良好的焊接性能。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：运用上述合理成分设计、冶炼、控轧控冷等简单的操作工艺，可以使耐低温高韧性的高强度低合金圆钢的屈服强度≥400MPa、抗拉强度≥550MPa、延伸率≥21％、-60℃纵向冲击功≥70J，碳当量≤0.431，焊接性良好，形成冷裂的倾向小。该钢种很好地适应了使用在严寒地区作业的工程机械零部件的耐低温、高韧性、高强度、良好的焊接性的需求，为开发低成本、高性能的低合金圆钢提供了技术支撑。具体实施方式本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本专利技术，不应该视为对本专利技术的具体限制。下面列举采用本专利技术的生产工艺生产的三种化学成分配比的耐低温高韧性的高强度低合金圆钢即实施例1、2和3，三个实施例得到的耐低温高韧性的高强度低合金圆钢化学成分配比参见表1，具体生产工艺见表2，实物性能见表3。实施例1-3一种耐低温高韧性的高强度低合金圆钢的生产方法包括如下步骤：1)冶炼工艺：电炉冶炼；2)LF精炼、VD真空脱气：控制炉渣碱度大于3.0，喂入铝线1.0～2.5m/t钢，喂入钙线1.0～2.5m/t钢；VD真空度＜67Pa，保持时间≥12分钟；3)连铸：中间包液面不低于700mm，结晶器液面波动≤±2mm。所得铸坯规格为260mm×300mm；4)加热炉加热：连铸坯加热到1150～1250℃，允许温差≤30℃，加热时间为2.7～4h。5)轧制：粗轧温度为1120～1180℃，中轧温度为1070℃～1140℃，精轧温度为920℃～1020℃，控制冷却到650℃左右，然后入缓冷坑自然冷却到温度≤150℃。表1实施例1-3圆钢的化学成分组成表2实施例1-3圆钢的控轧控冷工艺表3实施例1-3圆钢的力学性能表3中钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率测试请参见GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验》，钢材的冲击功测试请参见GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》。本专利技术的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。本专利技术未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐低温高韧性的高强低合金圆钢，其特征在于，所述圆钢的化学成分及质量百分含量为：C：0.11～0.12％、Si：0.26～0.38％、Mn：1.34～1.45％、Cr：0.10～0.15％、Ni：0.20～0.30％、Cu：0.02～0.04％、Al：0.033～0.058％、V：0.079～0.086％、Nb：0.021～0.025％、P≤0.020％、S≤0.008％、N≤80ppm、O≤18ppm，H≤1.5ppm，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐低温高韧性的高强低合金圆钢，其特征在于，所述圆钢的化学成分及质量百分含量为：C：0.11～0.12％、Si：0.26～0.38％、Mn：1.34～1.45％、Cr：0.10～0.15％、Ni：0.20～0.30％、Cu：0.02～0.04％、Al：0.033～0.058％、V：0.079～0.086％、Nb：0.021～0.025％、P≤0.020％、S≤0.008％、N≤80ppm、O≤18ppm，H≤1.5ppm，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素。


2.根据权利要求1所述的耐低温高韧性的高强低合金圆钢，其特征在于，所述耐低温高韧性的高强低合金圆钢的屈服强度≥450MPa、抗拉强度≥600MPa、延伸率≥21％、-60℃纵向冲击功≥70J，碳当量≤0.431。


3.权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李月，韩蕾蕾，欧阳峥容，王长宝，高希迎，耿斐，董晓春，江丹，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37