[发明专利]一种460MPa级耐低温正火钢、钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材料及其制造方法，尤其涉及一种正火钢及其制造方法。

背景技术

在当今的工程机械和钢结构建筑领域，由于人们对强度和安全提出了更高的要求，因此耐低温的细晶粒结构钢材占据了重要地位。

热轧细晶粒钢板一般采用控轧控冷的方法制得，一般而言，在奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区控制轧制，然后结合形变诱导铁素体相变技术，再在奥氏体相变温度附近追加一道次的变形，以抑制两道次变形后铁素体向奥氏体的逆相变，增加铁素体的形核点，促进铁素体体积分数增加。最后，以1-10℃/s的冷却速度冷却到600-650℃从而实现控制冷却的目的。采用这种技术，可以实现屈服强度460MPa级热轧板材的生产。例如，公开号为CN1537968，公开日为2004年10月20日，名称为“一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法”的专利文献中公开了一种钢，其主要化学成分的重量百分配比为：C 0.13-0.20，Si 0.2-0.5，Mn 1.30-1.70，Nb 0.01-0.02，Ti 0.005-0.01，Als 0.005-0.015，其余为Fe。

采用控轧控冷后进行正火热处理的方法，也能达到460MPa强度的要求。例如，公开号为CN102719737，公开日为2012年10月10日，名称为“一种屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法”的中国专利文献公开了一种正火钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.14-0.20％，Si：0.20-0.60％，Mn：1.20-1.70％，V：0.12-0.20％，Ni：0.15-0.40％，N：0.005-0.020％，Alt：0.005-0.040％，P≤0.015％，S≤0.005％，其余量为铁Fe和不可避免的杂质。采用该发明制造的高强韧钢板，-50℃低温冲击吸收功可达80J。

然而，对于热轧细晶粒无缝钢管来说，由于其无法采用控轧控冷制造方法，因此其在轧态获得合格力学性能的难度极大。也由此，标准规定可以根据用户要求选择性的采用正火态钢或调质态钢供货。

其中，对于调质态的钢来说，采用调质热处理的方式可以很容易的实现460MPa级的力学性能，但调质热处理的钢管在焊接后其热影响区的性能会显著下降，根本达不到460MPa的强度要求。

对于正火态的钢来说，虽然其在轧态可以达到460MPa的强度，但由于组织中存在贝氏体或马氏体等不平衡组织，其在轧态却无法达到良好的耐低温性能。而正火热处理又会降低材料的强度(因为正火处理后钢种组织为铁素体+珠光体组织，其中铁素体为软相，受力时首先发生屈服)，因此很难达到460MPa级的高强度。进一步讲，现有的产品即使达到了460MPa的高强度，但由于管坯铸造时宏观偏析的影响，钢种中的铁素体和珠光体呈带状分布，这导致产品也很难获得良好的低温韧性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种460MPa级耐低温正火钢、该钢种可以达到460MPa级以上的强度，同时具有优良的低温韧性和延展性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种460MPa级耐低温正火钢，其化学元素质量百分比含量为：

C：0.15-0.20％；

Si：0.1-0.5％；

Mn：1.2-1.7％；

Al：0.01-0.05％；

Nb：0.01-0.06％；

V：0.10-0.17％；

Mo：0.02-0.15％；

Cr：0.05-0.20％；

Ni：0.1-0.2％；

Cu：0.1-0.2％；

Ca：0.001-0.01％；

N：0.005-0.015％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的460MPa级耐低温正火钢中的各化学元素的设计原理为：

C是提高钢的强度的主要元素之一，其通过碳化物的形成能够有效地提高钢的强度，且添加成本低。对于本技术方案来说，当C含量低于0.15％时，正火后的钢就不能达到460MPa以上的强度，但是当C含量高于0.20％时，钢的低温冲击性能会受到不利影响。因此，在本发明的技术方案中需要将C元素的含量控制为0.15-0.20％。