一种1300MPa级超高强钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工程机械用钢制造技术领域，特别涉及一种1300MPa级超高强钢及其 制备方法。尤其涉及一种低屈强比、抗拉强度1300MPa级超高强钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工程机械向大型化、轻型化发展，其用钢的强度级别高强化趋势明显；高强度 钢板在大幅度减轻设备自重的同时，也可提高工程机械工作效率及使用寿命，降低原材料 消耗等。
[0003] 国际上，瑞典SSAB中厚板产线装备齐全、技术先进，品种齐全，产品覆盖高强度结 构钢、高强度耐磨钢等领域；其中，WELD0X700-1300具有高强度、良好的可焊性及表面质 量，较好地满足用户特殊需求。在国内，宝钢、舞钢、济钢、湘钢、南钢等企业，高强度工程机 械用钢也取得较快发展。国内抗拉强度1300MPa及以上级别高强钢年需求量约为1000吨， 但多需从国外进口。
[0004] 检索相近级别钢种或工艺的相关专利，其结果如下：
[0005] 对比专利"CN 101676427A-一种高强度低屈强比钢板"，在添加较多Mn、Cr合金 的前提下，采用"TMCP"工艺，尽管其钢板强度级别范围广（抗拉强度范围：
[0006] 1190MPa-1588MPa)且屈强比较低（均在0. 72及以下），但TMCP工艺本身固有的缺 陷（如钢板长度及厚度方向综合力学性能不均匀等）及较多的Mn、Cr合金的加入对钢坯、 钢板内部质量的影响（如偏析等），势必影响其推广应用。在目前的工装设备条件下，对于 高强度工程机械用钢，采用热处理工艺仍是不可或缺的工序。
[0007] 对比专利"CN 1840723A-屈服强度IlOOMPa以上超高强度钢板及其制造方法"， 在综合添加此、〇^0、(：11、附、恥、￥等元素的基础上，采用"在线淬火+回火"工艺，获得屈 服强度IlOOMPa级超高强钢；其成分设计复杂且合金加入量偏高，在对生产设备要求较高 的同时，因碳当量"CEV"较高，势必影响材料焊接性能；同时，其材料屈强比基本均在0. 93 及以上，材料使用的安全性有待商榷。
[0008] 对比专利"CN 101956135 A-一种中碳合金高强度调质钢板及其生产方法"，设计 较高的C(彡0. 38% )，同时添加较多Cr及一定量的Mo合金，采用"离线淬火+回火"工艺 生产抗拉强度在800MPa~I IOOMPa高强度调质钢板。高C含量的成分设计，对钢板焊接性 能较为不利；同时其钢板强度略低，不能满足超高强钢的标准要求；且塑韧性较差，20°C冲 击均在50J以下。
[0009] 对比专利"CN 102337458 A-抗拉强度彡IlOOMpa的工程机械用钢及其生产方 法"，采用低C(0. 09~0· 12% )，较高的Si (彡0.50% )及Ti (彡0.03% )，在不添加提 高淬透性元素 Cr、Mo等元素的前提下，采用"高温淬火+较低温回火"工艺，生产抗拉强度 IlOOMPa及其以上级别钢板；此种成分体系设计，应该适用于薄规格卷板生产，对于厚规格 的中厚板生产不具有指导意义；尽管其材料屈强比基本都在0.85以下，但稳定性较差，波 动大。
[0010] 对比专利"103725985A-一种超高强度钢板及其生产方法"，通过Cr、Ni、Mo等合 金设计，采用"控乳和控冷+淬火+回火"工艺，在实验室条件下试制厚度l〇mm-20mm规格、 屈服强度1200MPa-1300MPa超高强钢。薄规格调质钢板，乳制后采用强水冷，终冷温度在 500°C以下，对钢板表面质量极为不利（板形瓢曲），影响后续热处理工序；同时，该专利实 例中，其材料的屈强比均在0.91及以上。综合来看，未经工业生产验证、薄规格钢板轧后强 水冷导致钢板表面质量问题及屈强比略高，也将影响其推广应用。
[0011] 本发明结合秦皇岛首秦金属材料有限公司（以下简称首秦公司）现有的工装设备 及严格的工艺过程控制，合理设计抗拉强度1300MPa级超高强度钢成分体系，在适当添加 Ni、Mo、Cr等合金的前提下，通过严格的两阶段控制轧制及后续合理淬火及回火工艺，所生 产的抗拉强度1300MPa级超高强钢，综合力学性能优异、屈强比低且稳定、钢板表面及内部 质量良好。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提供一种1300MPa级超高强钢及其制备方法，主要解决一般调 质热处理钢板屈强比偏高问题，同时通过合理的成分设计及调质热处理工艺，可制造抗拉 强度1300MP级超高强钢。
[0013] 一种1300MPa级超高强钢，其化学成分为（重量百分比），C :0· 15%~0· 20%;Si : 0· 10 % ~0· 30 % ;Mn : L 00 % ~L 30 % ;Cr :0· 40 % ~0· 60 % ;Mo :0· 40 % ~0· 60 % ;Ni : 0· 40%~0· 60% ;Nb :0· 02%~0· 04% ;V :0· 04%~0· 06% ;Ti :0· 010%~0· 020% ;Alt : 0· 025%~0· 050% ;B :0· 0010%~0· 0030% ;P :彡 0· 012% ;S :彡 0· 005% ;Ceq :0· 55%~ 0. 60% ;其余为Fe及不可避免杂质。
[0014] 一种1300MPa级超高强钢的制备方法，具体步骤及参数如下：
[0015] 1、板坯冶炼：板坯采用常规的工序进行板坯冶炼，工序为：铁水脱硫扒渣一转炉 冶炼一LF炉精炼一RH真空处理。在冶炼过程中，控制板坯的成分体系在上述成分范围 之内，重点控制对钢板淬透性有利的元素 Mn :1. 00%~1. 30% ;Cr :0. 40%~0. 60% ;Mo : 0· 40%~0· 60% ;Ni :0· 40%~0· 60%及 C :0· 15%~0· 20% ;B :0· 0010%~0· 0030%。
[0016] 2、板坯浇铸：在浇铸过程中，控制板坯表面及内部质量，防止板坯表面出现微裂纹 及次生裂纹，保证板坯中心偏析C类< 1. 5。
[0017] 3、板坯加热：在加热过程中，设定板坯加热温度为1160°C~1220°C，在炉时间为 220min~400min，保证钢还充分奥氏体化。
[0018] 4、钢板轧制：采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制阶段结束温度为980°C~ 1000°C，钢板待温厚度为成品钢板厚度的2. 0~5. 0倍；非再结晶区轧制开始温度为 860°C~920°C，非再结晶区轧制结束温度为800°C~850°C ;为保证钢板轧制板形及表面质 量，钢板轧制后不水冷，直接空冷；空冷后钢板板形较易控制，不会出现瓢曲、波浪等问题， 为后续入热处理炉