[发明专利]合金结构钢及其制备方法

说明书

本发明涉及合金结构钢及其制备方法，属于钢铁生产领域。本发明提供了合金结构钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.26‑0.37％、Si：0.15‑0.45％、Mn：0.50‑0.90％、Cr：0.90‑1.30％、Mo：0.15‑0.40％、Ni：015‑0.40％、Al：0.01‑0.05％、P≤0.020％、S≤0.020％、Cu≤0.20％、V≤0.02％、B≤0.0007％、H≤0.0002％，T[O]≤0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，A类夹杂物≤1.5级，B类夹杂物≤1.5级，C类夹杂物≤1.0级，D类夹杂物≤1.0级。

技术领域

本发明涉及合金结构钢及其制备方法，属于钢铁生产领域。

背景技术

合金结构钢主要用作机械零件和各种工程构件。由于合金元素的作用，合金结构钢具有合适的淬透性；经适宜的金属热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因而具有较高的抗拉强度和屈强比，较高的韧性和疲劳强度，和较低的韧性－脆性转变温度，可用于制造截面尺寸较大的机器零件，如石油、天然气开采的钻具。

随着国内外对石油天然气的需求不断增长，油气资源勘探开发向深井(井深4500米-6000米)、超深井(井深6000米-9000米)、特超深井(井深超过9000米)及深海方向发展已成必然趋势。钻柱是石油、天然气开采的主要工具，由钻铤、钻杆、钻头及各种连接件等钻具组成。钻具是钻柱的主要组成部分，其质量好坏直接影响钻柱的安全可靠性和使用寿命。深井用钻柱服役环境恶劣，地质条件复杂，不仅要承受交变的拉伸、压缩、内压、弯曲、冲击等载荷作用，而且还要受到高温高压的影响以及井壁的摩擦和油、气、泥浆等介质的磨损和腐蚀等。在深井、超深井及复杂地质环境条件下钻井，钻具失效事故时有发生。钻具失效的主要原因是使用工况和环境、钻具质量缺陷及使用者的操作和机械损伤等，其中由钻具自身质量缺陷引起的失效占失效总数的30％，且绝大部分是因材料冲击韧性偏低造成的。

因此，对合金结构钢的化学成分进行优化，提高其综合力学性能，以减少使用过程中因韧性偏低造成的失效事故率，具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供合金结构钢。本发明的另一目的在于提供所述合金结构钢的制备方法。

本发明提供了合金结构钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.26-0.37％、Si：0.15-0.45％、Mn：0.50-0.90％、Cr：0.90-1.30％、Mo：0.15-0.40％、Ni：015-0.40％、Al：0.01-0.05％、P≤0.020％、S≤0.020％、Cu≤0.20％、V≤0.02％、B≤0.0007％、H≤0.0002％，T[O]≤0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，A类夹杂物≤1.5级，B类夹杂物≤1.5级，C类夹杂物≤1.0级，D类夹杂物≤1.0级。

本发明按照夹杂物评级标准GB/T10561评价出结构钢中A类夹杂物为≤1.5级、B类夹杂物为≤1.5级、C类夹杂物为≤1.0级、D类夹杂物为≤1.0级。

进一步地，其化学成分按重量百分比计为：C：0.28-0.32％、Si：0.20-0.40％、Mn：0.60-0.80％、Cr：0.95-1.20％、Mo：0.20-0.35％、Ni：0.20-0.35％、Al：0.015-0.040％、P≤0.015％、S≤0.015％、Cu≤0.20％、H≤0.0002％，T[O]≤0.0020％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，其化学成分按重量百分比计为：C：0.28-0.32％、Si：0.20-0.35％、Mn：0.59-0.80％、Cr：0.95-1.20％、Mo：0.20-0.30％、Ni：0.20-0.30％、Al：0.020-0.040％、P：0.009-0.014％、S：0.006-0.014％、Cu：0.04-0.05％、H：0.00011-0.00015％，T[O]≤0.0020％，余量为Fe和不可避免的杂质。