[发明专利]一种1300MPa级超高强钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于工程机械用钢制造技术领域，特别涉及一种1300MPa级超高强钢及其制备方法。尤其涉及一种低屈强比、抗拉强度1300MPa级超高强钢及其制备方法。

背景技术

随着工程机械向大型化、轻型化发展，其用钢的强度级别高强化趋势明显；高强度钢板在大幅度减轻设备自重的同时，也可提高工程机械工作效率及使用寿命，降低原材料消耗等。

国际上，瑞典SSAB中厚板产线装备齐全、技术先进，品种齐全，产品覆盖高强度结构钢、高强度耐磨钢等领域；其中，WELDOX700-1300具有高强度、良好的可焊性及表面质量，较好地满足用户特殊需求。在国内，宝钢、舞钢、济钢、湘钢、南钢等企业，高强度工程机械用钢也取得较快发展。国内抗拉强度1300MPa及以上级别高强钢年需求量约为1000吨，但多需从国外进口。

检索相近级别钢种或工艺的相关专利，其结果如下：

对比专利“CN 101676427A—一种高强度低屈强比钢板”，在添加较多Mn、Cr合金的前提下，采用“TMCP”工艺，尽管其钢板强度级别范围广(抗拉强度范围：

1190MPa-1588MPa)且屈强比较低(均在0.72及以下)，但TMCP工艺本身固有的缺陷(如钢板长度及厚度方向综合力学性能不均匀等)及较多的Mn、Cr合金的加入对钢坯、钢板内部质量的影响(如偏析等)，势必影响其推广应用。在目前的工装设备条件下，对于高强度工程机械用钢，采用热处理工艺仍是不可或缺的工序。

对比专利“CN 1840723A—屈服强度1100MPa以上超高强度钢板及其制造方法”，在综合添加Mn、Cr、Mo、Cu、Ni、Nb、V等元素的基础上，采用“在线淬火+回火”工艺，获得屈服强度1100MPa级超高强钢；其成分设计复杂且合金加入量偏高，在对生产设备要求较高的同时，因碳当量“CEV”较高，势必影响材料焊接性能；同时，其材料屈强比基本均在0.93及以上，材料使用的安全性有待商榷。

对比专利“CN 101956135 A—一种中碳合金高强度调质钢板及其生产方法”，设计较高的C(≥0.38％)，同时添加较多Cr及一定量的Mo合金，采用“离线淬火+回火”工艺生产抗拉强度在800MPa～1100MPa高强度调质钢板。高C含量的成分设计，对钢板焊接性能较为不利；同时其钢板强度略低，不能满足超高强钢的标准要求；且塑韧性较差，20℃冲击均在50J以下。

对比专利“CN 102337458 A—抗拉强度≥1100Mpa的工程机械用钢及其生产方法”，采用低C(0.09～0.12％)，较高的Si(≥0.50％)及Ti(≥0.03％)，在不添加提高淬透性元素Cr、Mo等元素的前提下，采用“高温淬火+较低温回火”工艺，生产抗拉强度1100MPa及其以上级别钢板；此种成分体系设计，应该适用于薄规格卷板生产，对于厚规格的中厚板生产不具有指导意义；尽管其材料屈强比基本都在0.85以下，但稳定性较差，波动大。

对比专利“103725985A—一种超高强度钢板及其生产方法”，通过Cr、Ni、Mo等合金设计，采用“控轧和控冷+淬火+回火”工艺，在实验室条件下试制厚度10mm-20mm规格、屈服强度1200MPa-1300MPa超高强钢。薄规格调质钢板，轧制后采用强水冷，终冷温度在500℃以下，对钢板表面质量极为不利(板形瓢曲)，影响后续热处理工序；同时，该专利实例中，其材料的屈强比均在0.91及以上。综合来看，未经工业生产验证、薄规格钢板轧后强水冷导致钢板表面质量问题及屈强比略高，也将影响其推广应用。

本发明结合秦皇岛首秦金属材料有限公司(以下简称首秦公司)现有的工装设备及严格的工艺过程控制，合理设计抗拉强度1300MPa级超高强度钢成分体系，在适当添加Ni、Mo、Cr等合金的前提下，通过严格的两阶段控制轧制及后续合理淬火及回火工艺，所生产的抗拉强度1300MPa级超高强钢，综合力学性能优异、屈强比低且稳定、钢板表面及内部质量良好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种1300MPa级超高强钢及其制备方法，主要解决一般调质热处理钢板屈强比偏高问题，同时通过合理的成分设计及调质热处理工艺，可制造抗拉强度1300MP级超高强钢。