[发明专利]一种节Ni型低温钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，特别是涉及一种节Ni型低温钢板及其制备方法。

背景技术

在今天社会经济高速发展的情况下，国内石油、化工等能源行业发展迅速，用来生产、存储及运输液化石油气、液氨、液氧、液氮设备需求与日俱增。根据我国的“十二五”规划，继续优化石化能源的发展，加快油气资源的开发。这将给低温环境服役条件下能源生产及存储设备制造行业提供广阔的市场及发展机遇，同时也极大的促进了低温用钢的发展。

用于生产、存储及运输设备用低温钢，应具有优异的低温韧性。目前，提高低温钢低温韧性的主要技术手段是在钢中加入含量较高的Ni，以获得较低的韧脆转变温度，从而提高钢的低温韧性。随着全球范围内能源及资源需求的日益增长，实现钢材的减量化及低成本成为钢铁行业的一个重要发展方向。Ni的合金化成本占Ni系低温钢成本的比重很大，因此，降低Ni系低温钢成本成为一个重要的课题。通过合理的工艺设计，实现节Ni型低温钢的开发具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节Ni型低温钢板及其制备方法，该方法采用合理的合金元素成分设计，通过优化的淬火和回火热处理工艺，获得具有-101℃低温冲击性能优异的低温钢。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种节Ni型低温钢板，其特征在于：该节Ni型低温钢板中各成分按重量百分数为：C：0.03～0.8%、Si：0.05~0.20%、Mn：0.85～1.75%、Ni：0.85～1.25%、Mo：≤0.20%、Al：0.015～0.030%、P：≤0.008%、S：≤0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的节Ni型低温钢板中，可以含有以下一种或两种合金元素：Nb：0～0.05%、V：0～0.05%，钢中合金元素的总量不大于3%。

一种节Ni型低温钢板的制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）加热：将坯料装入加热炉中加热，加热温度为1100-1200℃，时间大于1小时，加热后进行轧制；

2）轧制：粗轧轧制2-5道次，精轧轧制3-7道次，终轧温度为780～860℃，轧后水冷至室温；

3）热处理：淬火和回火热处理，其中淬火加热温度为750～850℃，保温时间为0.5～3小时，随后进行淬火热处理；回火温度为600～700℃，保温时间为0.5～5小时，回火后空冷到室温，得到节Ni型低温钢板。

本发明各元素的作用及配比依据如下：

碳：碳在钢中能形成弥散析出的合金碳化物使钢得到强化，但碳含量的升高会急剧减低钢的低温韧性，使钢的韧脆转变温度升高。本发明钢的碳含量范围为0.03～0.08%。

硅：钢中脱氧元素之一，同时硅是非碳化物形成元素，以固溶体的形态存于铁素体或奥氏体中，具有较强的固溶强化作用，能提高钢的强度和硬度。但过量的硅将一定程度上降低钢的韧性及塑性。综合上述考虑，本发明钢的硅含量范围为0.05～0.20%。

锰：锰可显著提高钢的淬透性，还能有效的抑制回火时碳化物从马氏体中析出和偏聚，同时具有一定的固溶强化作用。本发明锰含量范围为0.85～1.75%。

镍：镍具有降低钢韧脆转变温度的作用。镍能提高碳的活度，增强碳原子在位错周围的偏聚与沉淀，从而阻碍位错的移动而使钢得到强化，但其价格较为昂贵，应控制在0.90~1.20%。

钼：钼能显著提高钢的淬透性，抑制钢中由于镍配合使用时的回火脆性，使钢在回火时析出的碳化物更细小、均匀、稳定，并使马氏体的细小晶粒及高密度位错保留至较高温度；另外，钼能提高钢的耐延迟断裂性能。本发明钢钼含量应控制在0~0.20%以内。

铌：铌具有细化组织的作用。固溶Nb与形变诱导析出Nb(C,N)能强烈抑制高温下奥氏体的再结晶，从而在未再结晶的奥氏体中获得更多变形带，提高后续相变形核率，细化相变后的组织；另外，奥氏体中的固溶铌能有效的提高钢的淬透性。本发明钢铌含量在0.05%以内。

钒：钒具有显著沉淀强化效果。细小弥散的VC粒子能从马氏体或铁素体基体中沉淀析出，从而使钢得到明显的强化，但过高的钒含量，沉淀强化效果提高不明显，而且成本较高。本发明钢钒含量控制在0.05%以内。

铝：铝是强脱氧元素，还可与N结合形成AlN，一定程度上能够起到细化晶粒作用。本发明钢的铝含量范围为0.015～0.06%。

磷和硫：钢中杂质元素，容易恶化钢的性能，尤其是恶化钢的韧性，其含量应分别控制在0.010%和0.002%以内。