[发明专利]一种低温塑性高锰钢板及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料及其加工制备领域，具体涉及一种低温塑性高锰钢板及其加工方法。 

背景技术

众所周知，钢的低温脆性断裂是钢结构最危险的破坏形式之一，钢材在低温时具有脆性断裂现象，而一般来说，钢铁材料出现脆性断裂时具有以下特征：（1）断裂时所承受的工作应力低于屈服极限；（2）脆断一但发生，以极高的速度扩展（2000米/秒以上）；（3）断口平直，断面收缩率小，外观上无明显的宏观变形特征；（4） 断口形貌多为沿晶断裂。一但出现脆性破坏将造成重大损失，如第二次世界大战中，美国约1000艘“自由轮”发生脆性断裂。

因此，不断提高材料的低温塑性成为人们研究和实验热点。目前，广泛应用于低温的钢铁材料，主要为低碳马氏体型低温钢主要是3.5%Ni、5%Ni和9%Ni钢，这类钢板性能虽能满足要求，但含很高的镍，价格昂贵；另外一类为奥氏体型低温钢，主要包括AISI304、304LN、316、316LN和310等钢种，其化学成分可参见表1，此类钢种低温强度低，虽然304LN和316LN用氮强化可以在一定程度上提高低温强度，但此类钢在低温下易发生马氏体相变而产生磁性和应力。因此上述两类钢在技术上和经济上均存在无法克服的缺点。 

表1常用低温钢的化学成 

 发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低温塑性高锰钢板及其加工方法，其在料方中增加锰的重量百分比，熔炼的钢锭再经固溶处理、轧制、均质制得高锰钢板，该钢板热轧、均质后具有良好的低温塑性以及较高的屈服强度和抗拉强度；热轧后的钢板再经冷轧后，具备典型脆断特征—沿晶断裂，但是其具备18%以上的均匀延伸率，同时屈服强度和抗拉强度较高；该热轧或热轧后再冷轧的钢板在低温应用领域均具有巨大的应用价值。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种低温塑性高锰钢板的加工方法，包括高锰钢的熔炼、钢锭的后处理、和开坯轧制成板在内的工艺步骤，具体步骤为：

A、高锰钢的熔炼：高锰钢料方的组分按重量百分比计为：Mn 30%~36%，C 0.02%~0.06%，S≤0.01%，P≤0.008%，其余为Fe，将上述料方熔炼成钢锭；

B、钢锭的后处理：将步骤A中的钢锭保持在1150℃~1200℃条件下热处理2~4小时、然后转移到室温、水淬池中均质完成固溶处理；

C、开坯轧制成板：固溶处理后的钢锭开坯后经过热轧、回火均质。

步骤A中所述高锰钢料方中Mn的重量百分比含量优选32%~35%。

本发明还供了一种采用上述技术方案制备的高锰钢毛板。

本发明的材料成分属于超高锰钢范围，一般认为，高锰钢在低温下存在韧脆转变现象，当锰含量超过30%以上，其低温断裂形式主要以沿晶脆断为主。上述技术方案中将锰的含量提高至30~36%，所制备的铸锭经热轧、均质所制得的毛板，在低温下具有良好的延展性以及较高的屈服强度和抗拉强度，拉伸断口属于韧窝断口。

上述技术方案热轧后的毛板再进行步骤D的处理：热轧、均质后的毛板再进行冷轧、退火均质成型。

冷轧、退火均质的条件为：热轧、均质后的毛板在室温下经10~20道次冷轧到1.0mm~2.0mm厚的钢板，轧制变形量为90%~92%，所述钢板在600℃~850℃下保持0.5~2小时，后转移到室温、水淬池中均质。

热轧、均质后的毛板再经冷轧轧制成薄钢板，其抗拉强度仍能满足相关标准的要求。冷轧和退火所制得的钢板（1.0~2.0mm），在低温下（-170℃~-196℃）使用时，屈服强度达到430~510MPa（σ_0.2），抗拉强度达到620~770MPa（σ_b），且均匀延伸率达到18~24%，适用于低温环境。

本发明还提供了一种采用上述技术方案所制备的高锰钢钢板，其经热轧后再进行冷轧，厚度为1.0~2.0mm。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：（1）本发明高锰钢的成分简单，成本低，尤其是当其用于低温领域代替高镍钢铁时，其成本大幅降低；（2）热处理工艺简单，适用于规模化生产，节能环保，加工技术简易，容易实现；（3）所加工的钢板可适用于低温环境，尤其是-170℃~-190℃的环境，可用于低温压力容器的制备。

附图说明

图1是实施例2中钢锭经热轧、冷轧后获得的钢板的XRD图；

图2是实施例2中铸锭经热轧、冷轧、退火后获得的钢板的XRD图；