[发明专利]一种屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢及其制造方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，特别涉及一种屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢的制造方法。

 

背景技术

高强高韧是钢铁结构材料永恒的发展主题，是实现构件减量化和安全性的必由之路，目前，实际工程中对屈服强度达到1000MPa 级或更高强度的超高强钢的需求正逐渐增多，如液压支架结构、起重机吊臂、挖掘机支架等钢结构部件；目前采用 TMCP或TMCP+回火工艺生产的高强钢中，若屈服强度大于 900MPa，则钢板碳含量较高，其低温韧性较差；若碳含量低于0.08%，尽管可以获得优异的低温韧性，但不大幅度提高合金添加量的条件下，屈服强度难以达到900MPa 以上。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢的制造方法。

本发明采用如下技术方案：

屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.067-0.075%、硅0.02-0.04%、锰0.02-0.05%、钒0.046-0.048%、钌 0.4-0.5%、铌0.02-0.05%、钛0.012-0.015%、硼0.0045-0.0085%、锰0.02-0.033%、砷0.055-0.06%、锡0.03-0.045%、硫0.001-0.005%、磷0.005-0.008%、余量为铁。

屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）配料：以合金钢质量百分比计，按以下化学成分配料，钒0.046-0.048%、钌 0.4-0.5%、铌0.02-0.05%、钛0.012-0.015%、硼0.0045-0.0085%、砷0.055-0.06%、锡0.03-0.045%，放入熔炼炉熔炼，保温25-35分钟后，继续熔炼1-2h，出炉温度为 1120℃-1250℃；然后浇注成合金块，取出空冷备用；

（2）将废钢、锰铁和铬铁按5-6：2-2.5：1比例混合，加入生铁，用废石墨电极或生铁调整其碳含量后放入电炉中，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至 1220-1280℃，再加入步骤（1）的合金块，熔融搅拌混合后，再向其中按组成原料质量百分比加入其他剩余合金元素，保温20-30分钟，在 1500-1550℃精炼50-60min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化20-25min，铸造成型，出钢温度为1350-1580℃；

（3）热处理：将步骤（3）铸造成型的铸件立即放入装有淬火液的池中，工件在淬火液池中的停留时间为5-8min，所述的淬火液包括以下组份，其组份质量百分数：工业硅酸钠13-15%、碳酸氢钠1.3-1.5%、工业氯化钠0.8-1.2%，其他为蒸馏水；待铸件降温至200-250℃时，转入回火炉，以每分钟10-15℃的升温速度升温至450-500℃，恒温 3-4小时后出炉，再以 100-110℃/小时速率升温至 530-650℃，保温 40-50 分钟，再以60-80℃/小时速率升温至 680-800℃，保温 4-5 小时，取出空冷即得。

本发明的有益效果：

本发明通过改变合金钢材料的配比，适当减小硅锰的含量，适度添加钒、钌、铌、钛等稀有金属元素，提高合金钢的的热处理性能，降低钢的过热敏感性，本发明大幅减少钢材在热处理过程中的石墨化现象，提高合金钢材料的韧性、强度和弹性极限和疲劳强度。

 

具体实施方式

实施例1：屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.07%、硅0.03%、锰0.04%、钒0.047%、钌 0.45%、铌0.03%、钛0.014%、硼0.0065%、锰0.025%、砷0.058%、锡0.038%、硫0.003%、磷0.007%、余量为铁。

屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）配料：以合金钢质量百分比计，按以下化学成分配料，钒0.047%、钌 0.45%、铌0.03%、钛0.014%、硼0.0065%、砷0.058%、锡0.038%，放入熔炼炉熔炼，保温30分钟后，继续熔炼1-2h，出炉温度为 1180℃；然后浇注成合金块，取出空冷备用；