[发明专利]一种500MPa级耐磨抗冲击断裂钢及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种500MPa级耐磨抗冲击断裂钢，各组分及其所占质量百分比包括：C 0.041～0.106％，Si 0.10～0.45％，Mn 0.82～1.85％，P≤0.010％，S≤0.004％，Als 0.045～0.095％，Nb 0.030～0.060％，V 0.038～0.060％，Ti 0.030～0.105％，Ni 1.35～2.61％，Mo 0.31～0.80％，Cr 0.30～0.60％；此外还含有Zr、RE中的一种或两种。本发明所得钢材兼具高强度、抗冲击断裂性能和耐磨性能；尤其适用于北极冰地区等极端环境，提升船体安全使用性能；且涉及的制备方法简单、成本低，适合推广应用。

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域，具体涉及一种500MPa级耐磨抗冲击断裂钢及其制备工艺。

背景技术

海洋蕴含着丰富的资源，北极航道的开通为各国节省了大量海洋运输资源，促进了北极穿梭油船、破冰船、破冰集装箱船等新概念船舶的发展，同时也对这些高等级船舶用钢提出了新的要求：一方面，需要这些船舶用钢具有较高的强度和优良的韧性，尤其是抗冲击断裂性能(如NDT性能)；另一方面，船体和冰面的长期接触，也需要钢材具有一定的耐磨损性能。

中国发明专利申请号CN201210067794.4公开了一种海洋平台用特厚高强度优良低温韧性钢板及其制造方法，采用中C、Ni-Cr-Mo合金化及Nb-V-Ti微合金化成分体系，其成分重量百分比为：C 0.10～0.24％，Si 0.05～0.35％，Mn 0.60～1.15％，P≤0.015％，S≤0.005％，Ti 0.01～0.030％，Cr 1.45～1.75％，Mo 0.15～0.44％，Ni 0.80～2.50％，Nb0.010～0.070％，V 0.020～0.080％，Alt 0.02～0.06％，Ca 0.001～0.004％，N≤0.006％，B 0.0007～0.0030％；工艺条件包括：板坯加热温度1150～1300℃，终轧温度900～1100℃，轧后冷却，坑冷到400℃以下；消应力退火温度：450～600℃，并随炉冷却到200℃以下；板坯再加热温度：1050～1200℃，终轧温度900～1000℃，轧后冷却，坑冷到400℃以下；淬火加热温度900～980℃，水淬；回火加热温度580～680℃。采用上述的成分工艺，保证了不同厚度规格的钢在经过调质后具有回火索氏体+马氏体组织，保证高强度、优良的低温韧性，所得钢材屈服强度≥690MPa、抗拉强度≥770MPa、-40℃夏比V型缺口冲击功≥69J、NDT≤-35℃、Z≥35％，最大厚度达到200mm以上，可用于制造海洋平台用齿条。但该钢种NDT落锤温度仅为-35℃，不利于大型载重油船、集装箱船在极地寒冷、多冰区域行驶；此外，该钢种还需经过消应力退火工艺，生产流程长。

中国发明专利申请号CN201710719496.1公开了一种具有耐腐蚀性能耐磨钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及质量百分含量为：C 0.18～0.23％，Si 0.60～0.80％，Mn1.20～1.60％，P≤0.010％，S≤0.002％，Cr 0.85～1.15％，Mo 0.25～0.35％，Al 0.60～0.80％，Ni 0.20～0.30％，V 0.04～0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质；钢板生产方法包括冶炼+连铸、电渣重熔、加热、轧制、扩氢、淬火、回火工序。该发明通过对钢板化学成分调整，结合合适的冶炼、加热、轧制、热处理等工艺技术，生产的钢板力学性能优良，耐腐蚀性能也显著提高；但该钢种韧性相对偏低，不利于提高大型载重油船、集装箱船、破冰船在极地高寒水域行驶的安全性，而且钢板生产方法包括冶炼+连铸、电渣重熔、加热、轧制、扩氢、淬火、回火工序，生产流程长，成本昂贵。

发明内容

本发明的主要目的是针对极端环境等领域对高强度、抗冲击断裂性能(NDT性能)以及耐磨性能要求的问题，提供一种500MPa级耐磨抗冲击断裂钢，该钢材兼具优异的强度、抗冲击断裂性能和耐候性能，尤其在低温极端条件下可保持优异的使用性能；且涉及的制备工艺简单、制备成本低，适合推广应用。

为实现上述方案，本发明采用的技术方案为：