CN114875302B - 一种低合金钢及其制备方法与应用 - Google Patents

一种低合金钢及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114875302B
CN114875302B CN202210298546.4A CN202210298546A CN114875302B CN 114875302 B CN114875302 B CN 114875302B CN 202210298546 A CN202210298546 A CN 202210298546A CN 114875302 B CN114875302 B CN 114875302B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
temperature
furnace
heat treatment
low alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210298546.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114875302A (zh
Inventor
郑志斌
罗兴
王彦启
屈娇
龙骏
王娟
郑开宏
殷福星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of New Materials of Guangdong Academy of Sciences
Original Assignee
Institute of New Materials of Guangdong Academy of Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of New Materials of Guangdong Academy of Sciences filed Critical Institute of New Materials of Guangdong Academy of Sciences
Priority to CN202210298546.4A priority Critical patent/CN114875302B/zh
Publication of CN114875302A publication Critical patent/CN114875302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114875302B publication Critical patent/CN114875302B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0006—Adding metallic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低合金钢及其制备方法与应用，属于铸钢领域。所述低合金钢的各元素成分的质量百分比为：C：0.15～0.22％，Mn：0.8～1.6％，Si：0.3～0.5％，Al：0.015～0.06％，Cu：0.2～0.4％，Zr：0.01～0.03％，Y：0.01～0.03％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过添加少量的Cu和Zr，控制成本的同时，提高低合金钢的强度、韧性和耐腐蚀性能；以Zr和Y作为变质剂，提高低合金钢的洁净度，改善低合金钢的抗低温断裂性能。

Description

一种低合金钢及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于铸钢领域，具体涉及一种低合金钢及其制备方法与应用。
背景技术
低合金含锰铸钢被广泛应用于制备受力结构件，如集装箱角件、吊钩、悬索桥索夹及钢链环等。作为受力、传力部件，该钢种需要具备足够的强度。除此之外，当相关构件如集装箱角件、索夹等被运用在海上环境或高纬度地区时，由于腐蚀性大气/水气及低温环境，使得这些构件极易遭受腐蚀和低温断裂，造成意外失效，难以满足作业需求。因此，这些构件的高端化要求钢材不仅具有较好的强度，还需具备抗低温断裂性能和耐蚀性。现有铸钢材料及制备工艺难以制造出同时兼顾以上性能的新型钢材。
专利CN 110042324公开了一种集装箱角件生产工艺。该集装箱角件钢材成分为：0.09～0.15％C，0.96～1.37％Mn，0.32～0.36％Si，0.19～0.26％Ni，0.18～0.21％Cr，0.007～0.015％Al，最多0.015％P，最多0.015％S，最多0.08％Mo，最多0.17％Cu，最多0.01％V，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢种采用熔炼、浇铸、渗碳热处理及盐浴热处理等工序制备而成，获得了较好的强度和低温韧性。不过该发明钢中加入了高成本元素Ni、Cr等，使得钢成本增加；且渗碳热处理及盐浴热处理工艺使得制备工艺复杂化，尤其是盐浴热处理工作环境较恶劣，且存在废盐污染隐患，不够环保。
专利CN 103184390公开了一种高强度金属合金以及其制成的角件，其主要合金按重量百分比由以下组成：0.1～0.22％C，0.6～1.5％Mn，0.2～1.0％Si，0～0.6％Cr，0～0.6％Ni，0.1～1.0％Mo，其余为Fe和不可避免的杂质。由此制备的合金角件，具有高的抗拉强度、屈服强度且具有良好的低温冲击性能。不过该发明中也引入了高成本元素Ni、Mo等，无配套合适的热处理工艺，在耐蚀性方面无针对性考虑。鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低合金钢及其制备方法与应用。在化学成分上，通过协同添加少量Cu和Zr，在控制钢成本的基础上，通过析出强化、细晶强化作用提高钢的强度和韧性；同时，借助Cu的易形成保护性腐蚀产物膜及Zr促进膜层生成等作用提高钢的耐腐蚀性能；通过微量Zr与稀土复合变质处理，提高钢的洁净度，改善钢材的抗低温断裂性能。结合三道次简单热处理工艺进一步综合调控铸钢性能，使其兼具高强度、耐低温性及耐腐蚀性能。由此制备在低温腐蚀大气恶劣环境下集装箱角件、钢链环、吊钩等构件上均能应用的低合金铸钢。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一方面，提供一种低合金钢，其特征在于，其各元素成分的质量百分比为：C：0.15～0.22％，Mn：0.8～1.6％，Si：0.3～0.5％，Al：0.015～0.06％，Cu：0.2～0.4％，Zr：0.01～0.03％，Y：0.01～0.03％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。
在低合金钢中加入较低含量的Cu和Zr以便在钢中引入弥散析出相，这些弥散析出相的存在能够起到析出强化作用，同时弥散析出相能够阻碍晶粒长大，起到细晶强化作用，由此保证钢的强度。同时，由于Cu的易形成保护性腐蚀产物膜及Zr促进膜层生成等作用提高钢的耐腐蚀性能。复合添加Zr及稀土Y可以对钢铁组织进行变质处理，进一步提高钢的低温韧性。
本发明的低合金钢中化学成分确定的理论依据如下：
碳：C元素是钢铁中最基本的元素之一，其含量极大地影响钢铁的组织及力学性能，对于低合金钢来说，需要添加足够的碳以保证钢铁的强度，但是碳含量过高可能造成塑性下降以及焊接性能恶化。综合考虑，本发明控制C含量的范围为0.15～0.22％。
锰：Mn在一定范围内，能够起到强化钢铁的作用，提升钢铁材料的强度、硬度和耐磨性能，但过多添加会影响焊接性和韧性。综合考虑，本发明控制Mn含量的范围为0.8～1.6％。
硅：Si元素是钢的脱氧元素之一，同时适量添加能够在保证钢韧性无明细恶化的同时增强钢的强度，但过高添加会降低钢的韧性。本发明控制其含量范围为0.3-0.5％。
铝：Al元素一般是由于脱氧作用带入低合金钢中，过高的Al含量会导致钢中出现过多的氧化物夹杂，对钢材的韧性有较大的影响。因此，本发明控制其含量范围为0.015～0.06％。
铜：Cu在钢中能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5％钢塑性显著降低。当铜含量小于0.50％对焊接性无影响。本发明控制其含量范围为0.2～0.4％。
锆：Zr元素是C、N、O亲和元素，直接加入钢液中只能起到脱氧的效果，烧损严重。但通过与其它元素协同添加，可以在钢中生成复合变质相，并优化钢中夹杂物尺寸与分布，合理地微量添加即能提高钢的耐磨性能及韧性，但过量添加会导致夹杂物增多，影响钢的各种性能。本发明控制其含量范围为0.01～0.03％。
稀土：稀土元素在钢中能起到很好的脱硫、脱氧效果，净化钢质，改变钢中夹杂物的形态和分布。尤其是稀土元素中的Y，能够和Zr共同作用，使钢中夹杂物Y-Zr复合化，这类夹杂物更加均匀弥散，且电导率低，对钢的力学性能和耐腐蚀性能提升有重要作用。本发明控制其含量范围为0.01～0.03％。
P、S作为杂质元素严重损害钢的韧塑性，含量均控制在≤0.035％。
第二方面，提供一种低合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钢源、锰源、硅源、铜源加入中频熔炼炉进行熔炼，熔炼的温度为1630～1660℃，使用脱氧剂对所得钢水进行脱氧，将钢水温度调节至1580℃～1620℃，出炉；
(2)浇包内部放置变质剂，用包内冲入法对步骤(1)所得钢水进行变质处理；
(3)将步骤(2)所得钢水在1550℃～1580℃下浇注成铸钢，所得铸钢经热处理即得低合金钢。
优选地，所述步骤(2)，变质剂的位置在浇包内部边缘的顶部、中部和底部。
变质剂置于浇包内部边缘的顶部、中部和底部，能够让注入浇包的钢水充分和变质剂发生反应。
优选地，所述变质剂由锆铁和钇组成。采用微量锆铁和稀土钇协同变质以改善钢中夹杂物数量、形状、尺寸及分布，达到增加钢低温韧性的作用。
优选地，所述变质剂的制备方法为：采用机械破碎分别将锆铁和钇破碎至粉末，所得粉末的粒径≤2mm，然后将上述两种粉末混合均匀后，用铁皮包裹即得变质剂。
粉末状的变质剂能够更均匀的分散在钢水中，提高变质处理的能力。
优选地，所述步骤(3)，热处理的步骤为：
a将所得铸钢置于热处理炉中，升温至650℃，保温3-5h后，继续升温至910-930℃，保温3～5h后出炉空冷或水冷至室温；
b将步骤a所得铸钢置于热处理炉中，升温至510-530℃，保温3-5h后出炉空冷至室温；
c将步骤b所得铸钢置于热处理炉中，升温至530-560℃，保温3-5h后出炉空冷至室温。
优选地，所述步骤a，第一次升温的时间为6-8h，第二次升温的时间为3h。
优选地，所述步骤b和步骤c，升温的时间均为5-6h。
本发明采用三道次热处理工艺，采用空冷/水冷淬火结合两道次回火处理工艺，且合理匹配两道次回火工艺以实现去铸钢中残余应力及韧性组织充分回复的目的，由此进一步提高低合金钢的低温韧性。
可选地，所述脱氧剂为硅钙粉。
第三方面，提供低合金钢在集装箱角件、钢链环、吊钩中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明实施例提供的低合金钢能够集高强度、高低温韧性及耐腐蚀性能于一体，且相较于当前行业中应用的低温结构用低合金钢来说，贵金属元素添加量较少，成本较低。
2、本发明实施例提供的低合金钢，通过加入少量Cu和微量Zr元素，在钢中形成弥散析出的析出相，依靠析出强化及细晶强化等强化作用提高钢的强度。
(3)本发明实施例提供的低合金钢，另辟蹊径，从构建保护性腐蚀产物膜的角度出发，加入易形成保护性腐蚀产物膜的Cu元素及促进膜层生成的Zr元素，获得具有良好耐腐蚀性能的低合金钢。
(4)低合金铸钢耐低温性能是其应用关键，本发明在材料熔炼制备中采用微量锆铁和稀土钇协同变质以改善钢中夹杂物数量、形状、尺寸及分布，达到增加钢低温韧性的作用。
(5)本发明在低合金钢传统正火或调质热处理基础上，改进为三道次热处理工艺，采用空冷/水冷淬火结合两道次回火处理工艺，且合理匹配两道次回火工艺以实现去残余应力及韧性组织充分回复的目的，由此进一步提高合金钢的低温韧性。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下述实施例所用变质剂的制备方法为：采用机械破碎分别将锆铁和钇破碎至粉末，所得粉末的粒径≤2mm，然后将上述两种粉末混合均匀后，用铁皮包裹即得变质剂。
下述实施例这种所用的脱氧剂为硅钙粉。
本发明所得低合金钢各性能的测试方法为：
力学性能：GB/T 228金属材料室温拉伸试验方法；GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法；
大气腐蚀速率：GB/T 19292.4金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第4部分。
实施例1
本实施例提供了一种低合金钢，所述低合金钢的化学成分的质量百分比为：C：0.19％，Mn：1.2％，Si：0.5％，Al：0.015％，Cu：0.4％，Zr：0.03％，稀土Y：0.03％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例还提供了一种低合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钢源、锰源、硅源、铜源加入中频熔炼炉进行熔炼，熔炼的温度为1630℃，使用脱氧剂对所得钢水进行脱氧3次，调节所得钢水的成分符合上述质量百分比后，将钢水温度调节至1590℃，出炉；
(2)在浇包内部边缘的顶部、中部和底部放置变质剂，在600℃预热2h后，用包内冲入法对步骤(1)所得钢水进行变质处理；
(3)将步骤(2)所得钢水在1550℃下浇注成铸钢，所得铸钢经热处理即得低合金钢；
其中，步骤(3)热处理的步骤为：
a将所得铸钢置于热处理炉中，从室温经8h升温至650℃，保温3h后，经3h升温至920℃，保温3h后出炉空冷至室温；
b将步骤a所得铸钢立即置于热处理炉中，从室温经6h升温至530℃，保温3h后出炉空冷至室温；
c将步骤b所得铸钢立即置于热处理炉中，从室温经6h升温至560℃，保温5h后出炉空冷至室温。
测试本实施例所得低合金钢的性能，结果如下：低合金钢的屈服强度为385MPa，抗拉强度560MPa，断后伸长率36％，在-40℃时低温冲击吸收功Akv为49J，在海洋大气环境中年腐蚀速率为0.018mm/a，较GB/T 699中相近成分的20Mn钢耐蚀性提高3倍以上。
实施例2
本实施例提供了一种低合金钢，所述低合金钢的化学成分的质量百分比为：C：0.22％，Mn：0.8％，Si：0.3％，Al：0.06％，Cu：0.2％，Zr：0.01％，稀土Y：0.02％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例还提供了一种低合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钢源、锰源、硅源、铜源加入中频熔炼炉进行熔炼，熔炼的温度为1660℃，使用脱氧剂对所得钢水进行脱氧3次，调节所得钢水的成分符合上述质量百分比后，将钢水温度调节至1620℃，出炉；
(2)在浇包内部边缘的顶部、中部和底部放置变质剂，在600℃预热2h后，用包内冲入法对步骤(1)所得钢水进行变质处理；
(3)将步骤(2)所得钢水在1580℃下浇注成铸钢，所得铸钢经热处理即得低合金钢；
其中，步骤(3)热处理的步骤为：
a将所得铸钢置于热处理炉中，从室温经6h升温至650℃，保温5h后，经3h升温至930℃，保温5h后出炉水冷至室温；
b将步骤a所得铸钢立即置于热处理炉中，从室温经5h升温至510℃，保温5h后出炉空冷至室温；
c将步骤b所得铸钢立即置于热处理炉中，从室温经5h升温至550℃，保温3h后出炉空冷至室温。
测试本实施例所得低合金钢的性能，结果如下：低合金钢的屈服强度为464MPa，抗拉强度597MPa，断后伸长率28.5％，在-40℃时低温冲击吸收功Akv为41J，在海洋大气环境中年腐蚀速率为0.035mm/a，较GB/T 699中相近成分的20Mn钢耐蚀性提高1倍以上。
实施例3
本实施例提供了一种低合金钢，所述低合金钢的化学成分的质量百分比为：C：0.15％，Mn：1.6％，Si：0.4％，Al：0.03％，Cu：0.3％，Zr：0.02％，稀土Y：0.01％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例还提供了一种低合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钢源、锰源、硅源、铜源加入中频熔炼炉进行熔炼，熔炼的温度为1640℃，使用脱氧剂对所得钢水进行脱氧3次，调节所得钢水的成分符合上述质量百分比后，将钢水温度调节至1580℃，出炉；
(2)在浇包内部边缘的顶部、中部和底部放置变质剂，在600℃预热3h后，用包内冲入法对步骤(1)所得钢水进行变质处理；
(3)将步骤(2)所得钢水在1550℃下浇注成铸钢，所得铸钢经热处理即得低合金钢；
其中，步骤(3)热处理的步骤为：
a将所得铸钢置于热处理炉中，从室温经6h升温至650℃，保温3h后，经3h升温至910℃，保温3h后出炉空冷至室温；
b将步骤a所得铸钢立即置于热处理炉中，从室温经5h升温至510℃，保温3h后出炉空冷至室温；
c将步骤b所得铸钢立即置于热处理炉中，从室温经5h升温至530℃，保温3h后出炉空冷至室温。
测试本实施例所得低合金钢的性能，结果如下：低合金钢的屈服强度为350MPa，抗拉强度539MPa，断后伸长率38％，在-40℃时低温冲击吸收功Akv为56J，在海洋大气环境中年腐蚀速率为0.025mm/a，较GB/T 699中相近成分的20Mn钢耐蚀性提高2倍以上。
对比例1
本对比例为GB/T 699中与本发明成分近似的低合金钢20Mn钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.2％，Mn：1.0％，Si：0.35％，Cr：0.2％，Ni：0.2％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。
其制备方法采用国标推荐的910℃正火处理。
测试所得低合金钢的性能，结果如下：所得低合金钢的屈服强度为302MPa，抗拉强度475MPa，断后伸长率25％，在-40℃时低温冲击吸收功Akv为21J，在海洋大气环境中年腐蚀速率为0.075mm/a。
对比例2
本对比例中低合金钢的化学成分的质量百分比为：C：0.19％，Mn：1.2％，Si：0.5％，Al：0.015％，Cu：0.4％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。
本对比例与实施例1的制备方法相比，区别在于：化学成分中不含Zr和Y，且制备步骤不包含步骤(2)。
测试所得低合金钢的性能，结果如下：低合金钢的屈服强度为320MPa，抗拉强度502MPa，断后伸长率19.5％，在-40℃时低温冲击吸收功Akv为18J，在海洋大气环境中年腐蚀速率为0.055mm/a。本对比例所得低合金钢的强度一般，-40℃时韧性较低，较难满足严苛低温环境使用需求。
实施例4
本实施例中低合金钢的化学成分的质量百分比为：C：0.19％，Mn：1.2％，Si：0.5％，Al：0.015％，Cu：0.4％，Zr：0.03％，稀土Y：0.03％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例例与实施例1的制备方法相比，唯一的区别仅在于：步骤(3)热处理的步骤为：
a将所得铸钢置于热处理炉中，从室温经8h升温至650℃，保温3h后，经3h升温至920℃，保温3h后出炉空冷至室温；
b将步骤a所得铸钢立即置于热处理炉中，从室温经6h升温至550℃，保温3h后出炉空冷至室温。
测试所得低合金钢的性能，结果如下：低合金钢的屈服强度为403MPa，抗拉强度571MPa，断后伸长率27.6％，在-40℃时低温冲击吸收功Akv为32J，在海洋大气环境中年腐蚀速率为0.023mm/a。相比于实施例1，韧性有所下降。
最后所应当说明的是，以上实施例用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种低合金钢，其特征在于，其各元素成分的质量百分比为：C：0.15～0.22％，Mn：0.8～1.6％，Si：0.3～0.5％，Al：0.015～0.06％，Cu：0.2～0.4％，Zr：0.01～0.03％，Y：0.01～0.03％，S≤0.035％,P≤0.035％，其余为铁和不可避免的杂质；
所述低合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钢源、锰源、硅源、铜源加入中频熔炼炉进行熔炼，熔炼的温度为1630～1660℃，使用脱氧剂对所得钢水进行脱氧，将钢水温度调节至1580℃～1620℃，出炉；
(2)浇包内部放置变质剂，用包内冲入法对步骤(1)所得钢水进行变质处理；
(3)将步骤(2)所得钢水在1550℃～1580℃下浇注成铸钢，所得铸钢经热处理即得低合金钢；
所述步骤(3)，热处理的步骤为：
a将所得铸钢置于热处理炉中，升温至650℃，保温3-5h后，继续升温至910-930℃，保温3～5h后出炉空冷或水冷至室温；
b将步骤a所得铸钢置于热处理炉中，升温至510-530℃，保温3-5h后出炉空冷至室温；
c将步骤b所得铸钢置于热处理炉中，升温至530-560℃，保温3-5h后出炉空冷至室温。
2.一种如权利要求1所述低合金钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钢源、锰源、硅源、铜源加入中频熔炼炉进行熔炼，熔炼的温度为1630～1660℃，使用脱氧剂对所得钢水进行脱氧，将钢水温度调节至1580℃～1620℃，出炉；
(2)浇包内部放置变质剂，用包内冲入法对步骤(1)所得钢水进行变质处理；
(3)将步骤(2)所得钢水在1550℃～1580℃下浇注成铸钢，所得铸钢经热处理即得低合金钢。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，变质剂的位置在浇包内部边缘的顶部、中部和底部。
4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述变质剂由锆铁和钇组成。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述变质剂的制备方法为：采用机械破碎分别将锆铁和钇破碎至粉末，所得粉末的粒径≤2mm，然后将两种粉末混合均匀后，用铁皮包裹即得变质剂。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)，热处理的步骤为：
a将所得铸钢置于热处理炉中，升温至650℃，保温3-5h后，继续升温至910-930℃，保温3～5h后出炉空冷或水冷至室温；
b将步骤a所得铸钢置于热处理炉中，升温至510-530℃，保温3-5h后出炉空冷至室温；
c将步骤b所得铸钢置于热处理炉中，升温至530-560℃，保温3-5h后出炉空冷至室温。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a，第一次升温的时间为6-8h，第二次升温的时间为3h。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b和步骤c，升温的时间均为5-6h。
9.如权利要求1所述的低合金钢在集装箱角件、钢链环、吊钩中的应用。
CN202210298546.4A 2022-03-25 2022-03-25 一种低合金钢及其制备方法与应用 Active CN114875302B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210298546.4A CN114875302B (zh) 2022-03-25 2022-03-25 一种低合金钢及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210298546.4A CN114875302B (zh) 2022-03-25 2022-03-25 一种低合金钢及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114875302A CN114875302A (zh) 2022-08-09
CN114875302B true CN114875302B (zh) 2022-11-29

Family

ID=82668019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210298546.4A Active CN114875302B (zh) 2022-03-25 2022-03-25 一种低合金钢及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114875302B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115679212B (zh) * 2022-10-28 2023-09-22 武汉钢铁有限公司 一种新型铁路敞车用高强耐蚀钢及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062927B2 (ja) * 1989-02-20 1994-01-12 住友金属工業株式会社 耐食、耐酸化性に優れた高強度低合金鋼
RU1806219C (ru) * 1991-06-17 1993-03-30 Производственное объединение "Ижорский завод" Сталь
JP2003253331A (ja) * 2002-03-05 2003-09-10 Nippon Steel Corp 高靱性・高延性高張力鋼の製造方法
JP2005002372A (ja) * 2003-06-09 2005-01-06 Nippon Steel Corp 材質の異方性及びばらつきの小さい厚鋼板の製造方法
JP5515353B2 (ja) * 2009-03-25 2014-06-11 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延ｔ形鋼およびその製造方法
JP5229823B2 (ja) * 2009-09-25 2013-07-03 株式会社日本製鋼所 高強度高靭性鋳鋼材およびその製造方法
CN102925820B (zh) * 2012-10-25 2014-10-22 北京工业大学 一种含铝高硼高速钢轧辊材料及冶炼方法
CN107675091B (zh) * 2017-09-18 2019-08-16 中国科学院金属研究所 一种高强高韧低温服役铸钢材料及热处理方法
WO2021149676A1 (ja) * 2020-01-22 2021-07-29 日本製鉄株式会社 鋼板およびその製造方法
CN112575261B (zh) * 2020-12-09 2022-02-01 广东省科学院新材料研究所 一种复合变质马氏体合金铸钢

Also Published As

Publication number Publication date
CN114875302A (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3159424B1 (en) Rebar and preparation method thereof
CN108950432B (zh) 一种高强度、高韧性低合金耐磨钢的制造方法
CN111057945B (zh) 一种500MPa级强韧耐候桥梁钢及其制备方法
EP4198158A1 (en) Steel board for polar marine engineering and preparation method therefor
CN106756536A (zh) 一种耐氢腐蚀正火型移动罐车用低合金钢及其制备方法
WO2022022040A1 (zh) 一种355MPa级别海洋工程用耐低温热轧H型钢及其制备方法
CN104561837A (zh) 一种压力容器钢ASTMA387CL11Gr2钢板及其生产方法
CN105369119B (zh) 一种铸铁件材质及其生产工艺
CN105296855B (zh) 可大线能量焊接的海洋平台用钢板及制备方法
CN114875302B (zh) 一种低合金钢及其制备方法与应用
CN113637911B (zh) 一种800MPa级抗大线能量焊接压力容器用钢及其制备方法
WO2019029533A1 (zh) 铸钢、铸钢的制备方法及其应用
CN107287498A (zh) 铁素体球磨铸铁及其重力铸造工艺
CN114635077A (zh) 一种超级奥氏体不锈钢及其制备方法
CN113832378B (zh) 一种高锰钢的炼钢方法
CN110468329B (zh) ZG-SY09MnCrNiMo RE钢及铸件制备方法
CN114395739A (zh) 一种铌钛复合强化的双相不锈钢及其制备方法
CN110284056B (zh) 一种耐腐蚀海洋平台用钢板及其生产方法
CN106978565A (zh) 一种高强度非调质钢
CN104928597A (zh) 一种低镍铬不锈钢及其制造方法与应用
CN106834829B (zh) 一种船舶用高强耐蚀铝合金及其制备方法
CN110835711B (zh) 一种大线能量焊接用钢板及其制备方法
CN112548397B (zh) 一种汽化炉耐热钢氩弧焊丝及其制备方法
CN115961216B (zh) 海底输油输气管道及其制备方法
CN114182166B (zh) 一种390MPa级低合金耐蚀钢及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant