[發明專利]一種高強度含釩高錳奧氏體鋼中厚板及其制造方法

有效

• 申請號: 201910584610.3
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110306126B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 孫利昕;張中武;馮俊偉;黎席廷;紀佳楠;崔燁;張洋;陳丹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/24;C22C38/02;C21D8/02
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本發明提供一種高強度含釩高錳奧氏體鋼中厚板及其制備方法，所述中厚板的化學成分按重量百分數計為，Mn：22?25％、C：0.1?0.55％、Cr：3?4、Si：0.1?0.5％、V：0.3?1％、余量為Fe和雜質，本發明所述高錳鋼在室溫及低溫下獲得單相奧氏體組織，具有高塑性高韌性，無明顯韌脆轉變現象，可以滿足低溫容器等使用要求，本發明所述高錳奧氏體鋼熱軋中厚板，在優化的成分和工藝參數控制下，可以在屈服強度達到720MPa時，仍保持50％的高延伸率，屈強比0.68，在屈服強度達到600MPa時，保持70％延伸率，屈強比0.6。具有優異的綜合力學性能。

技術領域

本發明涉及一種中厚板及其制造方法，尤其涉及一種高強度含釩高錳奧氏體鋼中厚板及其制造方法，屬于鋼鐵材料領域和低溫容器制造領域。

背景技術

隨著國際能源格局的調整，天然氣在能源格局中所占比重逐年增加。天然氣的全球分布集中，通常需要洲際輸運。除常用的管道輸運外，近年來液化天然氣(LiquidNaturalGas，LNG)船運技術發展迅速。將天然氣通過低溫方法液化，可以通過各種制型的儲罐運輸，例如大型LNG船、LNG集裝箱船、LNG陸基儲罐等。液化輸運大大提高了天然氣的輸運靈活性，是重要的發展方向。

由于天然氣只能通過低溫液化，其儲罐材料需在天然氣液化溫度-162℃條件下長時間服役，要求低溫儲罐材料具有足夠的強度、優異的低溫塑性和韌性、優異的焊接性能及盡可能低的成本。常用低溫金屬材料有鎳基因瓦合金，鋁合金，奧氏體不銹鋼，均為面心立方結構合金材料，具有優異的低溫韌性和塑性。缺點是強度低，材料成本和焊接成本高。以9Ni鋼為代表的鐵素體低溫鋼，較高的強度，相對低的成本，得到LNG儲罐及LNG船領域廣泛應用。

9Ni鋼含有9％的Ni元素，原料成本較高，且制造和焊接工業復雜，整體成本高。近年來以高錳奧氏體鋼代替9Ni鋼成為LNG領域的重要方向。高錳奧氏體鋼通常含有22-32％的錳元素，在-196℃下仍能保持優異的韌性和塑性。Mn元素成本較低，使得材料整體成本相比上述材料大幅度降低。韓國浦項制鐵(POSCO)已將高錳奧氏體鋼在低溫和壓力容器鋼板應用寫入ASTM標準(A1106/A1106M-17)，并在推動進入國際海事組織(IMO)規范。

高錳奧氏體鋼目前亟待解決的問題，是其屈服強度低。通常高錳奧氏體鋼熱軋中厚板的屈服強度比9Ni鋼低100-150MPa。從成本和加工硬化機制考慮，大量使用固溶強化元素會導致材料成本直接上升。固溶元素改變合金層錯能，將導致變形機制改變，使其失去低溫下高韌性的優勢。LNG用高錳奧氏體鋼在極低溫度下能保持奧氏體組織，傳統提高鐵素體基合金鋼常用的馬氏體相變強化也不可用。降低軋制溫度可以有效減小奧氏體晶粒尺寸，但降低軋制溫度使變形抗力急劇增加，一方面降低熱軋溫度導致晶內位錯密度升高，合金的塑韌性下降。

微合金化是傳統低合金高強鋼常用的強化方式。通過Nb，V，Ti等強碳化物形成元素的微量添加(通常不高于0.1％)，在熱軋階段形成合金碳化物、氮化物，釘扎奧氏體晶界，抑制較高軋制溫度下的組織粗化。

發明內容

本發明的目的是為了解決高錳奧氏體鋼雖然塑性和韌性優異但屈服強度低的問而提供一種高強度含釩高錳奧氏體鋼中厚板及其制造方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種高強度含釩高錳奧氏體鋼中厚板，所述中厚板的化學成分按重量百分數計為，Mn：22-25％、C：0.1-0.55％、Cr：3-4、Si：0.1-0.5％、V：0.3-1％、余量為Fe和雜質。

本發明還包括這樣一些特征：

1.所述中厚板的化學成分按重量百分數計為，Mn：25％、C：0.55％、Cr：4％、Si：0.5％、V：1.0％；

2.所述中厚板的化學成分按重量百分數計為，Mn：24.2％、C：0.50％、Cr：3.1％、Si：0.2％、V：0.3％；