CN114293092B - 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
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%)
表2本发明各实施例与对比例工艺参数取值
表3本发明各实施例与对比例性能检测结果列表
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 (1)
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:0.012%、Si: 0.008%、Mn:1.32%、P:0.012%、S:0.0026%、Ti:0.053%,Al:0.012%,余量为平衡铁及不可避免的杂质;力学性能:屈服强度388.2MPa,抗拉强度:491.4MPa,延伸率:23.87%,-70℃Kv2:59J。
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