[發(fā)明專利]一種具有較低氫脆敏感性的高強高韌鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711436186.5
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108220809B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王毛球;時捷;徐樂;李曉源;閆永明;孫挺;何肖飛;尉文超
• 申請（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/46;C22C38/02;C22C38/04
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種具有較低氫脆敏感性的高強高韌鋼，屬于合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，化學(xué)成分重量％為：C 0.35?0.50，Si 0.10?0.30，Mn 0.50?0.80，P≤0.005，S≤0.002，Cr 0.80?1.60，Ni 3.50?5.50，Mo 0.80?1.20，V 0.10?0.25，RE 0.0010?0.0035，余為Fe及不可避免的不純物。優(yōu)點在于，與現(xiàn)有40CrNi3MoVA鋼相比，不但抗拉強度從1300MPa提高到了1500?1600MPa，而且具有良好的塑性：延伸率15％，和沖擊吸收能量KV₂(?40℃)≥40J，并且氫脆敏感性沒有明顯提高，從而為壓力容器高強度化和高安全性服役提供了基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種具有較低氫脆敏感性的高強高韌鋼，適用于具有較低氫脆敏感性,并且抗拉強度Rm≥1500MPa、沖擊吸收能量KV₂(-40℃)≥40J的高強高韌鋼,特別適合于制造高壓容器。

背景技術(shù)

40CrNi3MoVA鋼是一種常用的高壓容器用鋼。經(jīng)淬火和高溫回火后，40CrNi3MoVA鋼抗拉強度Rm≥1300MPa、沖擊吸收能量KV₂(-40℃)≥40J。為滿足壓力容器壓力的增加和壁厚減薄的發(fā)展要求，需要抗拉強度≥1500MPa更高強度級別的壓力容器用鋼，同時要求其韌性不降低,以保證服役安全。

隨著強度級別的提高，馬氏體鋼的氫脆敏感性通常增加，特別是當(dāng)抗拉強度達到1500MPa時，40CrNi3MoVA等馬氏體鋼的氫脆敏感性非常高(Maoqiu Wang et al.CorrosionScience,2007,49(11):4081-4087)。目前，降低高強度馬氏體鋼氫脆敏感性的主要方法是通過在鋼中引入TiC/VC/NbC等氫陷阱。

Spencer等對比了A723與4340鋼的氫脆敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于VC析出相作為氫陷阱大大降低了氫脆敏感性，含有0.12％V的A723鋼抗氫致開裂的能力明顯優(yōu)于4340鋼，4340鋼的氫脆敏感性因子大于60％，而A723鋼的氫脆敏感性因子小于6％(U.S.Army ARDEC.Therole of vanadium carbide traps in reducing the hydrogen embrittlementsusceptibility of high strength alloy steels,ARCCB-TR-98016.New York:U.S.Army,1998.)。

田野等人對比了不同Si含量的40CrNi3MoV鋼的氫脆敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加Si含量使40CrNi3MoV鋼中碳化物析出相更加細小且彌散分布，可以在更高溫度回火時達到1500MPa強度級別,因而其氫脆敏感性降低，在相同充氫條件下缺口拉伸強度下降幅度降低(田野，等.1500MPa級40CrNi3MoV鋼的氫脆敏感性.金屬學(xué)報，2008，44(4)：403-408)。

Troiano等研究了Mo含量高于A723鋼(40CrNi3MoV鋼)的HB7鋼的氫脆敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HB7鋼與相同強度級別的A723鋼相比，氫致開裂過程中裂紋萌生所需要的時間相差4-5個數(shù)量級，裂紋擴展速率低3個數(shù)量級(Troiano E,Parker A P,Underwood J H.ComparingHB7and A723high strength pressure vessel steels.Journal of Pressure VesselTechnology,2004,126:473-477)。

劉燕等也系統(tǒng)研究了高Mo含量40CrNi3MoVA鋼，發(fā)現(xiàn)其氫脆敏感性因更多的M2C碳化物析出而降低(Liu Y,et al.Effect of hydrogen on ductility of high strength3Ni-Cr-Mo-V steels.Materials Science and Engineering A,2014,594:40-47)。