一种低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢及其制备方法技术

一种低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢及其制备方法，按质量百分比计由以下组分组成：C 0.03

【技术实现步骤摘要】
一种低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢及其制备方法


[0001]本专利技术专利属于海洋钢制备领域，尤其涉及一种低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]海洋平台是人类进行海洋开发的基础，节点是海洋平台中一个关键组件。平台需要有大量的节点连接，节点的稳定性对于平台安全至关重要，除了满足强度要求以外，还需满足疲劳性能要求。海洋工程结构用钢根据其最小屈服强度划分钢材等级，最小屈服强度320
‑
400MPa为高强度钢，大于400MPa为超高强度钢，目前我国平台大多使用高强度钢。随着海洋油气开发的迅速发展，海洋平台逐渐用于较深水域，对于平台结构件的规格和质量的要求随着水深增加而急剧增加。
[0003]焊接节点内应力高，低温冷脆问题严重，在外力作用下容易发生应力集中导致节点破坏，危害平台的安全性。铸造节点刚性大，应力集中系数仅为焊接节点的二分之一，疲劳寿命高，抗极端环境能力强，同时，铸钢各向同性，厚度方向具有较高的韧性。
[0004]由于平台所述环境恶劣，开发具有耐低温型、高强度、高韧性、较强的抗层状撕裂性能、抗腐蚀性能及海洋生物附着的高性能钢材是平台用钢的发展趋势。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术的目的是提供一种用于低温环境下的高耐腐蚀性、高强度、高韧性铸造节点用钢及其制备方法。
[0006]本专利技术公开了一种用于低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢，按质量百分比计由以下组分组成：C 0.03
‑
>0.12％、Mn 1.0
‑
2.0％、Si 0.4
‑
0.6％、Ni 0.5
‑
1％、Cr 0.3
‑
0.5％、Mo 0.1
‑
0.5％、Nb 0
‑
0.2％、V 0.01
‑
0.2％、Cu 0.01
‑
0.05％、RE(稀土)≥0.1％、P≤0.03％、S≤0.02％及余量Fe和不可避免杂质。
[0007]其中所述稀土元素是La、Ce中的一种或多种。
[0008]其中碳当量满足C
eq
≤0.56％。所述碳当量C
eq
按照以下公式计算：
[0009]C
eq
＝C％+(Mn％+Si％)/6+(Cr％+Mo％+V％)/5+(Ni％+Cu％)/15；
[0010]其中，C％表示碳的质量百分比，Mn％表示锰的质量百分比，Si％表示硅的质量百分比，Cr％表示铬的质量百分比，Mo％表示钼的质量百分比，V％表示钒的质量百分比，Ni％表示镍的质量百分比，Cu％表示铜的质量百分比。
[0011]优选的，所述用于低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢，按质量百分比计由以下组分组成：C 0.05
‑
0.10％、Mn 1.2
‑
1.8％、Si 0.45
‑
0.55％、Ni 0.6
‑
0.9％、Cr 0.35
‑
0.45％、Mo 0.2
‑
0.4％、Nb 0.05
‑
0.15％、V 0.015
‑
0.15％、Cu 0.01
‑
0.05％、RE(稀土)≥0.15％、P≤0.02％、S≤0.015％及余量Fe和不可避免杂质。
[0012]本专利技术通过降低钢中C的含量，提高Mn的含量，扩大了奥氏体区，增大过冷奥氏体的稳定性，提高了韧塑性。控制碳含量满足C≤0.12％，碳当量满足C
eq
≤0.56％，可以在降低
铸钢整体重量、减少铸钢节点壁厚的同时，保证良好的焊接性能。降低钢中Si的含量，防止回火脆性。增加C的含量，可能导致韧性大幅度降低，若降低C的含量，会导致强度不足。Ni是唯一既可以提高强度又可以提高低温韧性的元素。将Cr的用量控制在0.3％
‑
0.5％，使钢的强度、硬度和耐磨性显著提高，同时又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。加入的Mo主要是增加了二次硬化效应，适量的Mo可以使铸钢在低温条件下保持较高的硬度，在时效过程中析出相起到了强化作用，同时Mo还能够提高铸钢的耐海水腐蚀性能。微合金元素Nb的加入可以钉扎晶界，从而细化晶粒，Cr、V可以回火时形成析出相，起到第二相强化，第二相尺寸大，体积分数高、形态差会导致韧性下降，加入稀土可以细化夹杂物，提高韧性。
[0013]本专利技术的另一方面，公开了所述的铸造节点用钢的制备方法，包括如下步骤：
[0014]炼钢步骤：利用电炉将炉料冶炼为钢水；
[0015]精炼步骤：利用精炼炉对所述炼钢步骤得到的钢水进行脱氧以及合金化处理；
[0016]浇铸步骤：将所述精炼步骤所得的钢水进行浇铸成型。
[0017]本专利技术的另一方面，公开了一种对所述的铸造节点用钢进行预处理的方法，包括如下步骤：
[0018](1)淬火处理：将与所述低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢铸件升温至930
‑
970℃，保温1
‑
2h后以30
‑
50℃/s速度水冷至室温；
[0019](2)回火处理：将上述水淬后的低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢升温至450
‑
700℃，保温4
‑
6h后空冷至室温。
[0020]优选的，步骤(2)中钢铸件回火温度为550
‑
650℃。
[0021]本专利技术在制备低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点时采用淬火+回火的热处理工艺，从而获得回火索氏体加少量残余奥氏体和铁素体的显微组织。组织中分布的残余奥氏体能够增强钢整体的强度以及韧性，且在形变过程中残余奥氏体可以有效地吸收应力，阻止微裂纹的产生；而回火索氏体是一种具有较好强韧性的基体组织；弥散分布的细小铁素体组织能够很好的阻抑裂纹扩展，同时可以在相变过程中阻止晶粒长大，在淬火和回火的过程中，铁素体沿淬火原奥氏体晶界将会形成一些极细的亚晶粒，从而增加晶界的比例，使得单位界面上有害杂质元素含量进一步降低，有利于增加合金的强韧性。
[0022]本专利技术的另一方面，还公开了一种由所述节点用钢制备的铸件。
[0023]优选的，碳含量满足C 0.05
‑
0.10％，碳当量满足C
eq
≤0.52％，降低铸钢整体重量，减少铸钢节点壁厚的同时，保证良好的焊接性能；
[0024]优选的，所述制备用于低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢，铁素体占比≥12％；
[0025]优选的，在
‑
40℃低温环境下，所述制备用于低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢具有良好的耐腐蚀性；
[0026]优选的，所述制备用于低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢屈服强度≥630MPa，在
‑
40℃低温环境下，冲击功≥34J，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢，其特征在于所述铸造节点用钢按质量百分比计由以下组分组成：C 0.03
‑
0.12％、Mn 1.0
‑
2.0％、Si 0.4
‑
0.6％、Ni 0.5
‑
1％、Cr 0.3
‑
0.5％、Mo 0.1
‑
0.5％、Nb 0
‑
0.2％、V 0.01
‑
0.2％、Cu 0.01
‑
0.05％、RE≥0.1％、P≤0.03％、S≤0.02％及余量Fe和不可避免杂质；碳当量满足C
eq
≤0.56％，所述碳当量C
eq
按照以下公式计算：C
eq
＝C％+(Mn％+Si％)/6+(Cr％+Mo％+V％)/5+(Ni％+Cu％)/15；其中，C％表示碳的质量百分比，Mn％表示锰的质量百分比，Si％表示硅的质量百分比，Cr％表示铬的质量百分比，Mo％表示钼的质量百分比，V％表示钒的质量百分比，Ni％表示镍的质量百分比，Cu％表示铜的质量百分比。2.如权利要求1所述的铸造节点用钢，其特征在于所述铸造节点用钢按质量百分比计由以下组分组成：C 0.05
‑
0.10％、Mn 1.2
‑
1.8％、Si 0.45
‑
0.55％、Ni 0.6
‑
0.9％、Cr 0.35
‑
0.45％、Mo 0.2
‑
0.4％、Nb 0.05
‑
0.15％、V 0.015
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0.15％、Cu 0.01

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中柱，陈湘茹，代保华，郭爱民，翟启杰，田俊敏，陈杨珉，
申请(专利权)人：上海大学山西中设华晋铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：