[发明专利]一种中锰低镍高性能海洋环境用钢及制备方法

说明书

本发明公开了一种中锰低镍高性能海洋环境用钢，涉及钢铁生产技术领域，其化学组分及质量百分比为：C：0.04%～0.05%，Mn：3.0%～4.1%，Ni：1.0%～2.0%，Si：0.1%～0.3%，P≤0.008%，S≤0.006%，余量为铁和不可避免的杂质。钢板获得良好的力学性能，同时兼顾良好的耐腐蚀性能，通过“以Mn代Ni”，在不增加成本的同时能够更好的达到使用要求，适用于海洋环境方面的应用。

技术领域

本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种中锰低镍高性能海洋环境用钢及制备方法。

背景技术

随着对海洋资源的不断开发，海洋环境用钢的需求量逐年快速上升。海洋环境用高强钢的研究和发展已成为广泛关注的焦点。耐腐蚀性能是制约海洋用高强钢发展的重要因素之一，引起了广泛的关注。目前，我国在海洋环境用钢的研发和应用方面已取得了长足的进步，但是存在强度和厚度不高、规格不全、标准不完善等不足，尤其是耐腐蚀问题研究不够深入，限制了我国海洋资源开发的能力。因此，研发和完善高强度，尤其是耐腐蚀性能好的高性能海洋环境用钢是我国的其中一个重点研究方向。

目前，我国屈服强度小于355MPa级的海洋平台用钢基本实现了国产化，但关键部位所用的高强、大厚度以及性能优良的钢板还依赖于进口。近年来，国内对高强韧海洋环境用钢的研究日益深入，相关研究表明，通过C、Mn合金化设计和优化热处理工艺，可以获得具有细小回火马氏体板条和合适奥氏体含量及尺寸的钢板，在保证强度的同时具有良好的塑韧性能，为海洋环境用钢的应用开发提供了新的思路。

Mn元素作为一种较强的奥氏体稳定元素，其组织调控及强韧化的综合作用正逐渐引起人们的重视。Mn可以提高钢的层错能，通过控制钢材层错能，在变形过程中可获得“γ→ε-马氏体→α′-马氏体”或者“γ→α′-马氏体”的TRIP效应，以及使变形机制由应变诱导塑性(TRIP)向孪晶诱导塑性(TWIP)和位错滑移转变，综合提高钢材的强度和延伸率，中锰系TRIP钢、TWIP钢、DP钢等高强高韧带钢产品已经在工程机械、汽车领域得到推广应用。另一方面，Mn可扩大γ区，降低γ→α相变温度，促使原材料获得准多边形铁素体或针状铁素体组织等中低温转变组织，从而提高基体强度。Mn能增加奥氏体的稳定性，扩大γ相区奥氏体，降低淬火时的临界冷却速度，在奥氏体锰钢中获得足够高的塑性和很高的耐磨性。目前已经开发出690MPa级高强韧性中锰新型的海洋环境用钢，显微组织为马氏体、残余奥氏体以及铁素体等，这类钢具有良好的强韧性能，但是在腐蚀性能方面的研究涉及较少。Ni元素添加可提高钢的强度，保持良好韧性，而又具有极低的变脆温度，可获得良好的低温韧性。但是Ni元素价格昂贵，大量添加会增大钢生产的成本。

结合上述背景，基于海洋环境用高强钢的发展趋势，以“以Mn代Ni”为研究思路，采用低碳中锰的合金化设计，降低镍元素的添加，开展基础理论研究，设计相应的成分和制备方法，研究与开发高性能海洋环境用钢，满足海洋服役环境下的耐腐蚀性能及一定的低温韧性要求，从而为海洋用高性能钢的使用开拓一片新的领域。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种中锰低镍高性能海洋环境用钢，其化学组分及质量百分比为：C：0.04％～0.05％，Mn：3.0％～4.1％，Ni：1.0％～2.0％，Si：0.1％～0.3％，P≤0.008％，S≤0.006％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种中锰低镍高性能海洋环境用钢，其化学组分及质量百分比为：C：0.046％，Mn：4.044％，Ni：1.004％，Si：0.206％，P：0.005％，S：0.004％，余量为铁和不可避免的杂质。

前所述的一种中锰低镍高性能海洋环境用钢，其化学组分及质量百分比为：C：0.042％，Mn：3.144％，Ni：1.973％，Si：0.203％，P：0.008％，S：0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。