CN114293092A - 一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢 - Google Patents

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Abstract

一种适用于‑70℃环境下的低合金高强钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.01~0.05%、Si:≤0.04%、Mn：0.4~1.5%、P：≤0.015%、S：≤0.003%、Ti：0.01~0.10%，Al：0.01~0.06%。本发明在‑70℃极寒环境下，其屈服强度≥355MPa，抗拉强度470~650MPa，延伸率≥23%，‑70℃Kv2≥35J，且化学成分简单，工艺仅采用现有技术即可，能满足‑70℃极寒环境下使用要求。

Description

一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢
技术领域
本发明涉及一种低低合金钢及生产方法，确切地属于-70℃环境下的低合金高强钢及生产方法。
背景技术
由于不同合作国家的地理环境与气候特点，对钢材的需求与我国要求的技术指标差异很大，尤其是一些气温较低的国家，其室外温度可达到-70℃，甚至更低，为确保安全性，在其国家使用的钢铁材料要求其冲击韧性的温度达到-70℃，而我国对低温冲击的实际需求最低为-40℃的E级钢板，在我国的国标GB/T 1591里虽然有-60℃的F级钢板，但考虑我国的实际地理环境和气温特点，国内钢企基本没有这一级别的钢材生产。面对国际化的发展趋势，有必要开发冲击韧性的温度达到-70℃的钢材，以满足我国企业对外发展的需求。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在-70℃极寒环境下，具有屈服强度≥355MPa，抗拉强度470～650MPa，延伸率≥23％，-70℃Kv2≥37J的良好的低合金高强钢。
实现上述目的的措施：
一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.01～0.05％、Si:≤0.04％、Mn：0.4～1.5％、P：≤0.015％、S：≤0.003％、Ti：0.01～0.10％， Al：0.01～0.06％，余量为平衡铁及不可避免的杂质；力学性能：屈服强度≥355MPa，抗拉强度：450～650MPa，延伸率≥22％，-70℃Kv2≥27J。
优选地：所述C的重量百分比含量在0.015～0.04％。
优选地：所述Si的重量百分比含量≤0.037％。
优选地：所述Mn的重量百分比含量在0.46 1.32％。
优选地：所述Ti的重量百分比含量在0.017～0.086％。
优选地：所述Al的重量百分比含量在0.018～0.053％。
本发明中各元素及主要工艺的作用及机理
C是提高钢强度最经济有效的合金元素，但C含量过高会显著恶化钢的低温冲击韧性，本发明采用超低C设计，减少碳化物组织形成，提高钢的低温冲击韧性，本发明钢中的C含量为0.01～0.05％，优选地C的重量百分比含量在0.015～0.04％。
合金元素Si是影响热轧带钢表面质量的重要元素，为保证钢板良好的表面质量，本发明钢中的Si含量设计为≤0.04％，优选地：Si的重量百分比含量≤0.037％。
钢中添加Mn，不仅可以通过Mn的固溶强化提高钢的强度，而且可降低钢的相变温度，细化晶粒，提高钢的低温韧性，本发明钢Mn含量设计为1.40～2.00％，优选地Mn的重量百分比含量在0.46～1.32％。
P是低合金钢中的杂质元素之一，含P量高，一方面使钢具有较明显的冷脆倾向，另一方面P容易产生P偏析，明显恶化冷成型性能和低温冲击韧性。本发明钢中的P含量控制较低水平，P含量≤0.015％。
S是钢中的有害元素，生成的硫化物夹杂严重影响钢的低温冲击韧性，同时，本发明钢采用Ti微合金化，Ti与S易生成Ti2S夹杂，从而减少钢中有效Ti的含量，进一步影响钢的力学性能，因此应尽量降低钢中的S含量，使其含量在0.003％以下。
Al通常作为脱氧材料而加入钢中，本发明除了利用Al脱氧，同时利用Al与O反应生成 Al2O3，对组织产生细化作用，提高钢的低温冲击韧性。在本发明中，如果Al的含量低于0.01％，则会与氧结合生成Al2O3的量达不到细化晶粒的作用，从而难以提高钢的低温冲击韧性；如果 Al的含量高于0.06％，则在连铸时容易堵水口，造成漏钢，引起生产事故，所以将其控制在 0.01～0.06％，优选地Al的重量百分比含量在0.018～0.053％。
Ti是成本最低廉的微合金元素，为降低成本而又达到好的强化效果，本发明钢中采用高 Ti微合金化设计，通过Ti的沉淀强化提高钢的强度，为达到最佳的沉淀强化效果，Ti含量与C含量必须合理匹配，本发明钢中Ti含量设计为0.01～0.10％，优选地Ti的重量百分比含量在0.017～0.086％。
本发明与现有技术相比，在-70℃极寒环境下，其屈服强度≥355MPa，抗拉强度470～650MPa，延伸率≥23％，-70℃Kv2≥35J，且化学成分简单，工艺仅采用现有技术即可，能满足-70℃极寒环境下使用要求。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例与对比例的组分取值列表；
表2为本发明各实施例与对比例工艺参数取值；
表3为本发明各实施例与对比例性能检测结果列表。
本发明各实施例均为常规工艺生产。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表(wt％)
Figure RE-GDA0003531473990000031
表2本发明各实施例与对比例工艺参数取值
Figure RE-GDA0003531473990000041
表3本发明各实施例与对比例性能检测结果列表
Figure RE-GDA0003531473990000042
从表3可以看出，本发明强度均高于对比钢，且满足设计要求，尤其是-70℃冲击功，本发明钢均比对比钢高一个数量级，且满足设计要求，对比钢不能满足-70℃的使用环境。
以上实施例仅为最佳例举，并非为本发明技术方案的全部。

Claims (6)

1.一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.01~0.05%、Si: ≤0.04%、Mn：0.4~1.5%、P：≤0.015%、S：≤0.003%、Ti：0.01~0.10%，Al：0.01~0.06%，余量为平衡铁及不可避免的杂质；力学性能：屈服强度≥355MPa，抗拉强度：450~650MPa，延伸率≥22 %，-70℃Kv2≥27J。
2.如权利要求1所述的一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢，其特征在于： 所述C的重量百分比含量在0.015~0.04%。
3.如权利要求1所述的一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢，其特征在于： 所述Si的重量百分比含量≤0.037%。
4.如权利要求1所述的一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢，其特征在于： 所述Mn的重量百分比含量在0.46~1.32%。
5.如权利要求1所述的一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢，其特征在于： 所述Ti的重量百分比含量在0.017~0.086%。
6.如权利要求1所述的一种适用于-70℃环境下的低合金高强钢，其特征在于： 所述Al的重量百分比含量在0.018~0.053%。
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