一種稀土處理納米富銅相強化鋼及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種稀土處理納米富銅相強化鋼，所述稀土處理納米富銅相強化鋼的化學組分為：C為0.03～0.1％；Si為0.2～0.8％；Mn為0.5～2.5％；Cu為0.5～2.5％；Ni為0.5～3.0％；Cr為1.0～3.0％；Mo為0.3～1.0％；Al為0.3～1.5％，Nb+V+Ti為0.1～0.5％；La為0.001～0.015％，P≤0.004，S≤0.002，O≤0.003，N≤0.004，余量為Fe和不可避免的夾雜。還公布了其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)通過添加適量稀土來調(diào)控納米富銅相的析出行為及改善低溫沖擊韌性，同時也有助于提高耐腐蝕性能。有助于提高耐腐蝕性能。有助于提高耐腐蝕性能。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種稀土處理納米富銅相強化鋼及其制備方法


[0001]本專利技術(shù)涉及低合金高強鋼
，尤其涉及一種稀土處理納米富銅相強化鋼及其制備方法。

技術(shù)介紹

[0002]稀土處理納米富銅相強化鋼屬于低合金高強鋼范疇，含銅系列高強度低合金(HSLA)鋼因其具有優(yōu)良的強韌性、焊接性及耐腐蝕性而在艦船、管線、橋梁、壓力容器等領(lǐng)域廣泛應用。
[0003]與傳統(tǒng)的低合金高強度Fe
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Cr
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Ni
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Mo鋼相比，含銅低合金高強鋼采用低碳或超低碳成分設計路線，通過淬火、時效熱處理后，尺寸細小、彌散分布的納米富銅團簇會均勻在基體中析出，的沉淀強化作用顯著，從而可以彌補碳含量低所造成的強度損失。為了獲得低溫沖擊韌性優(yōu)良的高強鋼，含銅低合金高強鋼通常采用高溫時效處理工藝，如HSLA
?
100合金鋼，淬火后經(jīng)550℃高溫時效處理后，低溫沖擊韌性得到明顯提升，但納米富銅相的沉淀強化效果并不顯著。能否實現(xiàn)強韌性匹配良好是約束含銅低合金高強鋼開發(fā)及應用的主要因素。
[0004]文獻《調(diào)質(zhì)態(tài)含Cu高強鋼的強化機理及鋼中Cu的析出行為》公布了一種含銅高強鋼，C含量0.04％，Cu含量為1.30％，Si+Mn+Mo+Ni＝4.08，淬火后獲得獲得板條貝氏體和少量粒狀貝氏體，經(jīng)650℃～680℃高溫時效熱處理2h后，在基體上析出高密度、小尺寸的納米富銅相，其維氏硬度低于250HV。采用高時效熱溫度，一方面會弱化納米富銅相的強化效應；另一方面，就工業(yè)生產(chǎn)而言，較長時間高溫時效熱處理耗能較多，生產(chǎn)成本增加的同時也增大環(huán)保壓力。
[0005]中國專利技術(shù)專利(公開號CN106636961A)公開了一種含Cu納米相強化易焊接鋼，C含量＜0.05％，Cu:1.5～2.5％，Ni：4～8％，經(jīng)粗軋(粗軋起始溫度為1050～1150℃，終軋溫度為1000～1050℃)、精軋(起始溫度950～1000℃，終軋溫度為850～900℃)、固溶(800～1000℃)及時效(500～700℃)熱處理后，其屈服強度為1000～1050MPa，
?
80℃沖擊功＞100J。該合金強韌性匹配較好，但該合金中貴金屬Ni含量較高，含量高達6％，合金成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0006]本專利技術(shù)的目的是提供一種稀土處理納米富銅相強化鋼及其制備方法，通過添加適量稀土來調(diào)控納米富銅相的析出行為及改善低溫沖擊韌性，同時也有助于提高耐腐蝕性能。在合金成本較低的前提下，制成具有高強韌性、優(yōu)良焊接性能和耐蝕性能的高強鋼。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
[0008]本專利技術(shù)一種稀土處理納米富銅相強化鋼，所述稀土處理納米富銅相強化鋼的化學組分為：C為0.03～0.1％；Si為0.2～0.8％；Mn為0.5～2.5％；Cu為0.5～2.5％；Ni為0.5～3.0％；Cr為1.0～3.0％；Mo為0.3～1.0％；Al為0.3～1.5％，Nb+V+Ti為0.1～0.5％；La為0.001～0.015％，P≤0.004，S≤0.002，O≤0.003，N≤0.004，余量為Fe和不可避免的夾雜。
[0009]一種稀土處理納米富銅相強化鋼的制備方法，包括如下步驟：
[0010](1)按稀土處理納米富銅相強化鋼組分進行熔煉、澆鑄，得到鑄坯；
[0011](2)將鑄坯在1000
±
10℃下進行保溫和鍛造，鍛后隨爐空冷至室溫得到鍛坯；
[0012](3)將鍛坯進行固溶處理，固溶溫度為900
±
20℃，保溫后水淬至室溫得到時效前坯料；
[0013](4)將坯料進行時效處理，時效溫度為550
±
50℃，保溫后空冷至室溫，得到稀土處理納米富銅相強化鋼。
[0014]進一步的，所述步驟(1)中澆鑄溫度為1560
±
10℃。
[0015]進一步的，所述步驟(2)中鍛造變形量為0.2～0.3。
[0016]進一步的，所述步驟(3)中保溫時間為30～60min。
[0017]進一步的，所述步驟(4)中保溫時間為15～480min。
[0018]進一步的，制備的稀土處理納米富銅相強化鋼時效峰處基體組織為回火馬氏體，保留板條形貌。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益技術(shù)效果：
[0020]本專利技術(shù)提供了一種稀土處理納米富銅相強化鋼及制備方法，本專利技術(shù)采用超低碳設計，合理控制Cu、Ni的比例以避免熱裂現(xiàn)象的發(fā)生，添加稀土及其他合金元素，通過合理的冶煉、澆鑄、鍛造、固溶及時效處理工藝，有效控制基體顯微組織及納米富銅相的尺寸，從而獲得強韌性匹配良好、耐腐蝕性能的稀土處理納米富銅相強化鋼。
[0021]本專利技術(shù)提供了一種稀土處理納米富銅相強化鋼，通過添加微量稀土元素，減少貴金屬Ni的加入量，在保證高強度、良好低溫沖擊韌性、優(yōu)異耐腐蝕性的前提下，顯著降低合金成本。
[0022]本專利技術(shù)提供了一種稀土處理納米富銅相強化鋼的制備方法，采用真空感應爐在1560
±
10℃冶煉澆注，在1000
±
10℃保溫120min后鍛造，經(jīng)900
±
20℃進行保溫處理，水淬得到板條馬氏體與板條貝氏體的混合組織，經(jīng)550
±
50℃保溫時效處理硬度峰值處，在基體上析出大量彌散分布的9R結(jié)構(gòu)的納米級富銅析出相，沉淀強化效果顯著。在保溫過程中，稀土原子在晶界偏聚，一方面細化基體組織，另一方面降低共格界面的界面能，促進納米富銅相的彌散析出，從而保證其具有優(yōu)異的強韌性及耐蝕性。
[0023]含Cu系列高強度低合金(HSLA)鋼因其具有優(yōu)良的強韌性、焊接性及耐腐蝕性能而在艦船、管線、橋梁、壓力容器等領(lǐng)域廣泛應用。為了保證焊接性能，該系列鋼一般采用低碳、高銅設計路線，其淬火后通常獲得板條馬氏體或貝氏體和馬氏體混合組織；該系列鋼經(jīng)時效處理后，會在基體上析出大量細小、彌散分布的納米富銅相，能彌補因碳含量低而造成的強度損失，而且依然能保持良好的沖擊韌性。一方面銅含量高，在熱加工時很容易出現(xiàn)熱裂問題而導致鋼材失效，在鋼中添加一定比例的Ni可以減緩銅裂的發(fā)生，但會增加生產(chǎn)成本。另一方面，傳統(tǒng)含銅鋼采用高溫時效處理獲得納米富銅相，雖然韌性得到改善，但強度提高不明顯。本專利技術(shù)所述的稀土處理納米富銅相強化鋼具有良好的強韌性和耐腐蝕性，這對于稀土在鋼中應用具有重要的理論與實踐意義
附圖說明
[0024]下面結(jié)合附圖說明對本專利技術(shù)作進一步說明。
[0025]圖1是1#試驗鋼時效峰處基體顯微組織；
[0026]圖2是1#試驗鋼時效峰處納米富銅相形貌；
[0027]圖3是1#試驗鋼納米富銅相選區(qū)衍射照片。
具體實施方式
[0028]本專利技術(shù)提供了一種稀土處理納米富銅相強化鋼，按質(zhì)量百分比計，稀土處理納米富銅相強化鋼的化學組分為：C為0.03～0.1％；Si為0.2～0.8％；Mn本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種稀土處理納米富銅相強化鋼，其特征在于，所述稀土處理納米富銅相強化鋼的化學組分為：C為0.03～0.1％；Si為0.2～0.8％；Mn為0.5～2.5％；Cu為0.5～2.5％；Ni為0.5～3.0％；Cr為1.0～3.0％；Mo為0.3～1.0％；Al為0.3～1.5％，Nb+V+Ti為0.1～0.5％；La為0.001～0.015％，P≤0.004，S≤0.002，O≤0.003，N≤0.004，余量為Fe和不可避免的夾雜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土處理納米富銅相強化鋼的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)按稀土處理納米富銅相強化鋼組分進行熔煉、澆鑄，得到鑄坯；(2)將鑄坯在1000
±
10℃下進行保溫和鍛造，鍛后隨爐空冷至室溫得到鍛坯；(3)將鍛坯進行固溶處理，固溶溫度為...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏慧慧，智建國，黃利，楊雄，白海瑞，王少炳，
申請(專利權(quán))人：包頭鋼鐵集團有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：