[发明专利]一种高强度低屈强比高耐蚀海工用高氮钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度低屈强比高耐蚀海工用高氮钢，其特征在于，其中的化学成分的重量百分比为：C≤0.01％，Si≤0.1％，Cr17‑19％，Mn14‑16％，Mo1‑1.5％，Ti≤0.05％，N0.45‑0.6％，P≤0.01％，S≤0.01％，O≤0.02％，其余为铁。同时公开了以下制备方法：(1)原料称量；(2)铸锭制备后重熔冶炼；(3)固溶及锻造处理；(4)热轧及轧后处理。本发明提供的产品拉伸强度高，屈强比低，且具有高耐蚀性，同时，本发明在制备过程中无需使用加压设备，制备方法简单，成本低廉，适用于国内工业化推广。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体的说是涉及一种高强度低屈强比高耐蚀海工用高氮钢及其制备方法。

背景技术

具有优良的机械性能的低合金钢及碳钢是常用的结构材料，但在海洋环境中会生锈，需要频繁的进行防腐蚀处理，而耐腐蚀性能好的不锈钢一般为高合金钢并含有大量的战略性元素镍，价格高昂，高强度低屈强比高耐蚀海工用高氮钢是绿色环保、资源节约型产品。

加压冶金是一种制备高氮钢的有效方法，且国外已有国家采用加压冶金的方法商业化生产这种高氮钢。由于加压设备复杂，生产成本高，并存在一定的安全隐患，受生产设备的制约，国内还无法实现工业化生产。但在常压下，氮在钢液凝固过程中容易导致氮偏析、氮气逸出及形成气孔等问题，严重制约了高氮钢品种开发和应用。

国内高校及科研院所关注的多为高氮钢的冶炼工艺，但高氮钢的冶炼、热轧及轧后热处理整个工艺流程的一体化性能调控研究相对薄弱。我国海工钢按强度一般分为235-305MPa的一般强度钢、315-400MPa的高强度钢、410-685MPa的超高强度钢等，并规定高强度钢的屈强比低于0.85为低屈强比，低屈强比钢材的均匀延伸率较高，当钢材受到外界的猛烈冲击时，会发生较大程度的塑性变形，从而吸收和储存能量，使其不至于因局部超载变形而发生忽然断裂，极大地提高了钢材使用的安全性。但在现有技术中，钢材的屈强比会随着强度的升高而不断上升。

因此，如何在钢材制备过程中降低所需压力，同时在增大钢材强度时，降低屈强比是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无需加压设备的高强度低屈强比高耐蚀海工用高氮钢及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度低屈强比高耐蚀海工用高氮钢，其中的化学成分的重量百分比为：C≤0.01％，Si≤0.1％，Cr 17-19％，Mn 14-16％，Mo 1-1.5％，Ti≤0.05％，N 0.45-0.6％，P≤0.01％，S≤0.01％，O≤0.02％，其余为铁及微量杂质。

优选的，其中的化学成分的重量百分比为：C 0.005-0.01％，Si 0.05-0.1％，Cr17-19％，Mn 14-16％，Mo 1-1.5％，Ti 0.005-0.05％，N 0.45-0.6％，P 0.005-0.01％，S0.005-0.01％，O 0.01-0.02％，其余为铁。

有益效果：本发明以氮代镍，降低成本，氮在钢中可以有效提高材料强度和耐腐蚀性能，而不降低材料塑性，同时氮与钼在耐腐蚀方面有协同作用；钛可以增加材料中氮的溶解度，与氮形成细小的氮化钛析出相，使材料晶粒细小，组织更均匀。

一种高强度低屈强比高耐蚀海工用高氮钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料称量：计算并称量原料工业纯铁、低碳铬铁、电解锰、钼铁、氮化铬、氮化锰、铝和钛的重量，备用；

(2)铸锭制备及重熔冶炼：将上述原料熔融、浇铸并冷却制成铸锭，再将所述铸锭在氮气保护下进行电渣重熔冶炼，得到电渣锭；