[發明專利]一種超低碳低溫用鋼及其熱處理工藝

有效

• 申請號: 201710911471.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107699803B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 李偉;金學軍;黎雨
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/08;C22C38/06;C22C38/16;C21D8/00;C21D1/20
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 許亦琳

本發明提供一種超低碳低溫用鋼及其熱處理工藝，由以下質量百分比的元素組成C：0.005?0.01%；Ni：1.0?4.5%；Mn：6.0?12.0%；Al：1.0?3.0%；Cu：0.5?3.0%；P：≤0.005%；S：≤0.003%；N：0.005?0.008%；O：0.0005?0.002%；余量為Fe。本發明還進一步提供一種超低碳低溫用鋼的熱處理工藝。本發明提供的一種超低碳低溫用鋼及其熱處理工藝，采用利用殘余奧氏體的TRIP效應和納米析出相的析出強化，制備獲得高強塑積超低碳節鎳納米析出強化低溫鋼，具有良好的強度和優異的塑性，并且具有良好的焊接性，成本較低，熱處理工藝簡易。

技術領域

本發明屬于低溫用鋼的技術領域，涉及一種超低碳低溫用鋼及其熱處理工藝，具體涉及一種超低碳節鎳納米析出強化低溫鋼及其高強韌配分-再回火的熱處理工藝。

背景技術

在全球液化天然氣(LNG)，液化石油氣(LPG)和液化乙烯氣(LEG)等能源生產貿易日漸活躍的情況下，作為存儲、運輸材料的鎳系低溫鋼逐步發展成為最具實用性的低溫結構材料。雖然富Ni鐵素體型低溫鋼低溫韌性很好，其中9Ni鋼甚至能在深冷狀態下使用，但由于Ni元素成本較高，資源稀缺，發展低鎳型低溫用鋼成為一個不可忽視的問題。但是，眾所周知，良好的低溫缺口韌性也是低溫鋼最重要的技術要求，而Ni元素對低溫鋼的低溫韌性影響很大，含量越高影響越大。因此，如何提高低鎳系低溫用鋼的強塑性是非常重要的。

為了得到良好塑性的低溫用鋼，需能保證引入較多的殘余奧氏體，產生相變誘發塑性(TRIP)效應。一般淬火-再分配(QP)工藝是通過奧氏體穩定元素如C在馬氏體與逆變后的奧氏體之間進行配分，使殘余奧氏體能在后續的淬火過程中穩定下來，因此一般碳含量都要在0.3-0.5wt％。但碳含量高時鋼淬透性會增加會引起焊接時熱影響區增大發生焊接開裂，降低焊接性能。所以，在超低碳低鎳系低溫鋼中，利用添加Mn元素代替Ni、C元素進行配分過程，同時也能起到降低成本的作用。

為保證超低碳低鎳系低溫鋼具有優異的強度，所開發鋼種的顯微組織除馬氏體基體和具有一定機械穩定性的奧氏體外，需引入析出相產生析出強化；而為了使析出強化不破壞低溫鋼的塑性，則析出相尺寸需為納米級別。由于碳含量很少，因此可利用添加Al、Cu等元素與Ni元素形成納米析出相如Ni₃Al等從而得到析出強化的效果。因此，通過上述組織需求進行超低碳低鎳系低溫鋼合金成分設計，同時提出超低碳錳配分-再回火熱處理工藝，制備高強塑積超低碳節鎳納米析出強化低溫鋼。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種超低碳低溫用鋼及其熱處理工藝，通過對超低碳低鎳系低溫鋼的成分進行合理設計，利用Mn元素在兩相區溫度內配分作用，以及在低溫回火過程中引入納米析出相如NiAl₃等，制備出一種高強塑積超低碳節鎳納米析出強化低溫鋼，從而解決現有超低碳低鎳系低溫鋼強度較低，塑性差，強韌性整體偏低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明第一方面提供一種超低碳低溫用鋼，由以下質量百分比的元素組成：

C(碳)：0.005-0.01％；Ni(鎳)：1.0-4.5％；Mn(錳)：6.0-12.0％；Al(鋁)：1.0-3.0％；Cu(銅)：0.5-3.0％；P(磷)：≤0.005％；S(硫)：≤0.003％；N(氮)：0.005-0.008％；O(氧)：0.0005-0.002％；余量為Fe(鐵)。

優選地，所述一種超低碳低溫用鋼，由以下質量百分比的元素組成：

C：0.008-0.01％；Ni：1.0-3.0％；Mn：6.0-10.0％；Al：1.0-2.0％；Cu：1.5-2.5％；P：≤0.005％；S：≤0.003％；N：0.005-0.008％；O：0.0005-0.002％；余量為Fe。

更優選地，所述一種超低碳低溫用鋼，由以下質量百分比的元素組成：