一种屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种屈服强度大于1000MPa级超高韧性低合金钢及其制造方法，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；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。
【专利说明】一种屈服强度大于1〇〇〇MPa级超高韧性低合金钢及其制造 方法
[0001]
【技术领域】
[0002] 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lOOOMPa级超 高韧性低合金钢的制造方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 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l〇〇〇MPa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。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种屈服强度大于lOOOMPa级超高韧性低合金钢的制造 方法。
[0007] 本发明采用如下技术方案： 屈服强度大于lOOOMPa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 〇· 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。
[0008] 屈服强度大于lOOOMPa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l-2h，出炉温度为 1120°C -1250°C ;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°C，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°C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°C ; (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°C时，转入回火炉，以每分钟10_15°C的升温速度升温至450-500°C，恒温3-4小时 后出炉，再以l〇〇-ll〇°C/小时速率升温至530-650°C，保温40-50分钟，再以60-80°C/ 小时速率升温至680-800°C，保温4-5小时，取出空冷即得。
[0009] 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。
[0010]
【具体实施方式】
[0011] 实施例1 :屈服强度大于lOOOMPa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 〇· 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。
[0012] 屈服强度大于lOOOMPa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l-2h，出炉温度为1180°C ;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. 5 :2. 2 :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1250°C，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25分钟，在1520°C精炼55min，保温25min后取样，分析成分后，调整成分，熔化 22min，铸造成型，出钢温度为1450°C ; (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 14%、碳酸氢钠1. 4%、工业氯化钠1%，其他为蒸馏水；待铸件降温至220°C时，转入回火炉，以 每分钟12°C的升温速度升温至480°C，恒温3-4小时后出炉，再以105°C/小时速率升温至 580°C，保温45分钟，再以70°C /小时速率升温至750°C，保温4. 5小时，取出空冷即得。
[0013] 本发明制造的的合金钢材料试验数据：抗拉强度Ob > 1225MPa;屈服强度 σ 0 2 彡 l〇58MPa ;低温冲击韧性 σ ku(_40°C )彡 35. 5J/cm2 ;硬度 HRC 67-70。
【权利要求】
1. 一种屈服强度大于lOOOMPa级超高韧性低合金钢，其特征在于：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。
2. -种如权利要求1所述的屈服强度大于lOOOMPa级超高韧性低合金钢的制造方法， 其特征在于包括以下步骤： (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l-2h，出炉温度为 1120°C -1250°C ;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°C，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°C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°C ; (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°C时，转入回火炉，以每分钟10_15°C的升温速度升温至450-500°C，恒温3-4小时 后出炉，再以l〇〇-ll〇°C/小时速率升温至530-650°C，保温40-50分钟，再以60-80°C/ 小时速率升温至680-800°C，保温4-5小时，取出空冷即得。
【文档编号】C22C33/06GK104195431SQ201410363802
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】徐泽军 申请人:锐展(铜陵)科技有限公司