[发明专利]超高强低温韧性钢、超高强低温韧性棒材及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超高强低温韧性钢，其化学元素质量百分配比为：C：0.150～0.250％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.60～1.50％、Cr：0.30～1.20％、Mo：0.20～0.80％、Ni：2.00～4.00％、Nb：0～0.10％、B：0.0010～0.0050％、V：0～0.12％、Ti：0.003～0.06％、Al：0.01～0.08％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。此外，本发明还公开了一种超高强低温韧性棒材，其由上述的超高强低温韧性钢制得。另外，本发明还公开了一种上述的超高强低温韧性棒材的制造方法，其包括步骤：冶炼和浇铸；加热；锻造或轧制；淬火；回火。

技术领域

本发明涉及一种超高强度钢材料及其制造方法，尤其涉及一种超高强低温钢及其制造方法。

背景技术

低温高强韧钢棒材可应用于海洋平台系泊链的生产和高安全性机械及结构类部件。随着深海的海洋资源开发，海洋平台大型化、结构和功能复杂化，对海洋平台系泊链的要求也日益提高。海洋平台系泊链的使用环境恶劣，承受高的抗拉载荷、海浪运动时海水冲击、海水侵蚀和微生物腐蚀的影响。

大型海洋平台需要更高强度级别和更高冲击韧性的系泊链用钢，而海洋平台系泊链用钢目前主要包括R3，R3S、R4、R4S、R5，其对应的抗拉强度分别是690MPa、770MPa、860MPa、960MPa和1000MPa。

基于此，期望获得一种超高强低温韧性钢。而目前，国内外对高强韧钢材的研究，一般选取适当的化学成分，采用控制轧制控制冷却或淬火回火工艺，生产满足力学性能要求的高强韧钢材。当采用控轧控冷方式生产高强度钢材，在轧制和冷却过程中控制难度较大，会影响钢力学性能的整体均匀性。当采用淬火回火工艺生产高强度钢材，通过优化合金元素和碳元素的含量，提高钢的淬透性，使钢在冷却过程中形成马氏体组织。马氏体是碳固溶在铁原子体心立方晶格中，使bcc晶格沿c轴方向延伸形成的正方晶格，此类的组织具有较高的强度和硬度。以马氏体为主的高强度钢材，由于应变贮存能达到1000J/mol，位错密度大，因而，导致低温冲击功较差。但是，马氏体型高强度钢种内部存在高密度位错和亚晶界，在拉伸过程中出现微小缺陷如微裂纹的情况下会迅速断裂失效，因此，延伸率较低。

例如：公开号为CN103667953A，公开日为2014年3月26日，名称为“一种低环境裂纹敏感性超高强韧性洋系泊链钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种低环境裂纹敏感性超高强韧性洋系泊链钢及其制造方法。在该专利文献所公开的技术方案中，其成分质量百分比为：C0.12～0.24，Mn0.10～0.55，Si0.15～0.35，Cr0.60～3.50，Mo0.35～0.75，N≤0.006，Ni0.40～4.50，Cu≤0.50,S≤0.005，P0.005～0.025，O≤0.0015，H≤0.00015，余量为Fe和不可避免杂质。

又例如：公开号为CN101519751，公开日为2009年9月2日，名称为“一种高性能海洋系泊链钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种高性能海洋系泊链钢及其制造方法。在该专利文献所公开的技术方案中，C 0.16～0.27，Mn 0.40～1.05，Si 0.15～0.50，Cr1.25～2.50，Mo 0.20～0.60，Al 0.01～0.06，N 0.004～0.015，S≤0.005，P≤0.015，余量为Fe和不可避免杂质；该系泊链钢的整体力学性能为：抗拉强度σb≥1000MPa，延伸率δ≥15％，断面收缩率ψ≥55％，-20℃下的冲击功Akv≥80J，屈强比σs/σb≤0.92。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种超高强低温韧性钢，该超高强低温韧性钢可以实现抗拉强度达到1150MPa级，且其具有良好的低温韧性和延伸率，可以用于需要高强韧材料的场合，例如海洋平台系泊链、汽车和机械结构。

为了实现上述目的，本发明提出了一种超高强低温韧性钢，其化学元素质量百分配比为：