[发明专利]一种屈服强度1000MPa级调质超高强钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种屈服强度1000MPa级调质超高强钢，同时涉及一种此级别钢种的制造方法，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

工程机械用钢要求材料具有较高的强度、良好的冲击韧性、冷成形性和优良的焊接性能；随着工程机械向大型化、轻型化发展，对上述性能的要求尤为突出。调质超高强钢，具有较好的强度、韧性、塑性、可焊接性等，已广泛用于各类工程机械焊接结构件，为适应其大型化、轻量化的要求，调质高强钢级别越来越高。在国内，调质超高强钢≥1000MPa的生产仍具有一定的难度；不少专利或论文所提供的仅仅是试验阶段的数据，距离实际的工业生产及应用尚有一定的差距；没有报道生产和制造该钢种的生产方法。

调质超高强钢因对各种性能指标要求较高，在生产过程中，对于冶炼、轧制、热处理过程要求较为严格；受制造成本、工艺技术、生产设备等因素的影响，对于调质超高强钢，许多企业尚不能进行生产。

本发明根据实际的生产经验，成功开发出不同厚度规格的调质超高强钢及其生产方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种服强度1000MPa级调质超高强钢及其制造方法。本发明其化学成分为(重量)，C：0.15％～0.20％；Si：0.10％～0.40％；Mn：1.00％～1.50％；Cr：0.30％～0.50％；Mo：0.30％～0.50％；Ni：0.20％～0.50％；B：0.0010％～0.0030％；Nb：0.010％～0.030％；V：0.030％～0.050％；Ti：0.010％～0.020％；Alt：0.030％～0.050％；P：≤0.020％；S：≤0.010％；碳当量Ceq(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15：0.55～0.60；其余为Fe及不可避免杂质。一种屈服强度1000MPa级调质超高强钢制造步骤如下：

钢水冶炼：工艺路线-铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→LF炉精炼→RH精炼；在冶炼过程中，严格控制碳、磷、硫成分并保证碳当量在控制范围内；碳当量受碳、锰、铜、镍等多种元素影响，其中碳元素是全程控制的元素，其它各合金因合金性质及合金化的工序和方法均不同。

钢坯浇铸：浇铸过程中采用末端强冷和轻压下技术，并对拉速、二冷制度、中间包钢水过热度进行优化和控制，控制铸坯表面及内部质量，为后续钢板轧制创造条件。

钢坯加热：采用步进梁式加热炉将钢坯加热至设定温度1160℃～1240℃，合理控制各加热段温度950℃～1260℃、残氧量及钢坯在炉时间250min～400min，保证钢坯充分奥氏体化。

钢板轧制：对于调质钢板，在成分体系一定的前提下，对轧制过程控制要求并不严格；在轧制过程中，采用两阶段控轧控冷工艺，保证粗轧结束温度在950℃及以上，精轧结束温度820℃左右；为保证轧后钢板表面板形质量，较薄规格钢板可以采用直接轧制，钢板轧制后空冷；较厚规格钢板采用控制轧制，钢板轧制后无需采用强水冷方式进行冷却；在精轧阶段，对钢板待温厚度亦无严格要求。

淬火处理：根据不同规格钢板的成分体系及钢板完全奥氏体温度，合理设定淬火温度880℃～950℃及保温时间10min～30min，其余过程执行加热炉加热模型参数。回火处理：回火温度根据淬火后钢板性能及试验研究结果设定回火温度450℃～600℃及保温时间8min～50min，其余过程执行加热炉加热模型参数。

本发明的有益效果是，通过以上工艺流程，所生产调质超高强钢力学性能稳定，其中：上屈服强度ReH≥1000MPa、抗拉强度Rm≥1040MPa、断后伸长率A＝10％～18％、-40℃冲击值AKv＝30J～90J，具有较好的强度、塑性、韧性，可以达到1000MPa级调质超高强钢的性能要求。

焊接试验：通过选择合适的焊接材料及焊接工艺，对20mm及40mm规格钢板进行“Y型接头裂纹试验”，试验结果表明本发明所生产的调质超高强钢焊接性能比较优异。

附图说明

图1为实施例12mm规格钢板典型淬火态金相组织。

图2为实施例20mm规格钢板典型淬火态金相组织。

图3为实施例40mm规格钢板典型淬火态金相组织。

图4为实施例50mm规格钢板典型淬火态金相组织。

图5为实施例12mm规格钢板典型回火态金相组织。

图6为实施例20mm规格钢板典型回火态金相组织。

图7为实施例40mm规格钢板典型回火态金相组织。

图8为实施例50mm规格钢板典型回火态金相组织。