[发明专利]一种低碳低合金钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种低碳低合金钢及其制备方法。

背景技术

低碳低合金钢是重要的工程结构材料之一，相对于同类碳素钢，其具有强度高，塑性韧性好，焊接性能优异和耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于压力容器、船舶、桥梁、建筑结构和汽车工业等领域。低碳低合金钢的性能取决于其化学成分和制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳低合金钢最重要的性能指标，低碳低合金钢的性能最终取决于钢的显微组织。

自20世纪20年代末，E.C.Bain首次发现贝氏体组织以来，国内外材料学工作者开始致力于贝氏体组织和贝氏体相变理论的研究。近年来，贝氏体相变理论的研究和实际应用取得了重大进展，研究者研发出一系列空冷贝氏体钢种。空冷贝氏体钢具有成分简单、可空冷自硬、变形开裂倾向小和成本低的优点。近年来，空冷贝氏体低碳低合金钢的制备工艺越来越受到人们的关注。

现有技术提供了多种空冷贝氏体低碳低合金钢的制备方法，例如公开号为101104906A的中国专利公开了一种低碳贝氏体钢及其制备方法。该专利公开的低碳贝氏体钢包括：0.12wt％～0.43wt％的C，1.0wt％～2.6wt％的Mn，1.0wt％～2.0wt％的Si，0～0.8wt％的Cr，0～0.05wt％的P，0～0.05wt％的S和余量的Fe；其热处理工艺为：(1)将上述成分的原料熔炼，熔炼温度为1500℃～1600℃，原料熔化后电磁搅拌，浇铸，浇铸温度为1500℃～1580℃；(2)利用工件浇铸时的余热进行淬火处理，淬火温度为880℃～940℃，淬火液为碱性水溶液，pH值为9～14，密度为1.00g/cm³～1.65g/cm³，淬火后得到低碳贝氏体钢。此专利的低碳贝氏体钢通过调节合金元素Cr、Mn和Si的含量，同时采用了利用工件浇铸时的余热进行热处理的方法，获得了下贝氏体和马氏体的混合组织，该钢种的抗拉强度虽然得到了提高，但是其冲击韧性仍然非常低。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种低碳低合金钢及其制备方法，由该方法制备的低碳低合金钢具有较高的强度和冲击韧性。

有鉴于此，本发明公开了一种低碳低合金钢，包括：

0.08wt％～0.30wt％的C；

1.0wt％～3.0wt％的Mn；

0.3wt％～1.5wt％的Si；

0.3wt％～1.5wt％的Mo；

0.03wt％～0.05wt％的RE；

大于零，小于等于0.005wt％的B；

0～0.007wt％的S；

0～0.011wt％的P；

余量的Fe。

优选的，所述C的含量为0.08wt％～0.15wt％。

优选的，所述Mn的含量为1.0wt％～1.2wt％。

优选的，所述Si的含量为0.3wt％～1.0wt％。

优选的，所述Mo的含量为0.3wt％～0.6wt％。

本发明还公开了一种低碳低合金钢的制备方法，包括以下步骤：

a)、将如下成分的原料铸造，得到低碳低合金钢铸锭：

0.08wt％～0.30wt％的C，1.0wt％～3.0wt％的Mn，0.3wt％～1.5wt％的Si，0.3wt％～1.5wt％的Mo，0.03wt％～0.05wt％的RE，大于零，小于等于0.005wt％的B，0～0.007wt％的S，0～0.011wt％的P和余量的Fe；

b)、将所述低碳低合金钢铸锭进行热处理，具体为：

b01)、加热至900℃～980℃进行预正火处理；

b02)、将步骤b01)得到的低碳低合金钢铸锭加热至900℃～950℃进行二次正火处理；

b03)、将步骤b02)得到的低碳低合金钢铸锭加热至200℃～240℃进行回火处理，得到低碳低合金钢。

优选的，步骤a)中所述铸造具体为：

将碳、钼铁和铁加入熔炼炉中，然后向所述熔炼炉中加入硅、锰、稀土和硼铁，得到熔融的金属；

将所述熔融的金属浇铸，得到铸锭。

优选的，步骤b01)中所述预正火处理的保温时间为100min～130min，冷却方式为空冷。

优选的，步骤b02)中所述二次正火处理的保温时间为30min～50min，冷却方式为空冷。

优选的，步骤b03)中所述回火处理的保温时间为100min～130min。