[發明專利]一種疲勞性能優異的船用超高強低溫鋼及制造方法

有效

• 申請號: 202210351213.3
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114657472B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李廣龍;嚴玲;王華;韓鵬;張鵬;王東旭;王曉航;李文斌;陳華;李博雍
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/58;C21D8/02;C22C33/06
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本發明提供了一種疲勞性能優異的船用超高強低溫鋼及制造方法，該鋼的成分按重量百分比計如下：C:0.080％?0.140％，Si:0.20％?0.60％，Mn:1.15％?1.60％，Nb:0.020％?0.050％，V:0.040％?0.080％，Cu:0.30％?0.50％，Ni:0.50％?0.80％，N:0.0140％?0.0170％，Cr:0.10％?0.20％，P≤0.010％，S≤0.005％，Als:0.015％?0.035％，余量為Fe及不可避免雜質；制備方法，包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻；應用本發明生產的低溫鋼的顯微組織為超細鐵素體+貝氏體+少量馬氏體的復相組織，室溫高周疲勞極限強度320MPa以上，疲勞比≥0.52，?20℃高周疲勞極限強度350MPa以上；所述低溫鋼屈服強度500MPa以上，抗拉強度620MPa以上，斷后延伸率23.0％以上，?40℃沖擊吸收能量≥260J，?60℃沖擊吸收能量≥230J。

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，尤其涉及一種疲勞性能優異的船用超高強低溫鋼及制造方法。

背景技術

近年來，隨著“北極航線”的開發，越來越多的極地船舶投入到北極航線的開發拓展上來，具有破冰能力的極地船舶需求量日益增加；通常情況下，破冰船破冰有兩種方式，一種是連續破冰的方式，另外一種為沖撞式破冰，無論是采用何種方式破冰，船舶的破冰區域都會受到冰塊的連續撞擊，從而對船舶造成破壞。因此極地船舶的發展對造船用鋼板的性能提出了更高要求，首先作為在冰區長期服役的材料，應具有良好的低溫韌性，其次，鋼板應具有高強度和高疲勞強度，以應對冰的持續沖擊。

目前，隨著鋼鐵材料研究的發展，其疲勞性能受到越來越多的關注。名為“一種屈服強度345MPa級高疲勞結構鋼及其制造方法”，申請號：201910712227.1 的專利，公開了一種屈服強度345MPa級高疲勞結構鋼，其化學成分為：C 0.13％～0.16％，Mn 1.30％～1.60％，Nb 0.020％～0.050％，Alt 0.020％～0.030％，Ti≤0.010％，Si≤0.12％，P≤0.010％，S≤0.005％，余量為鐵和不可避免雜質，通過采用大壓下+控冷工藝，得到的鋼板具有良好的綜合力學性能和較好的表面質量。但是鋼板僅評價了-20℃的沖擊韌性，遠不能滿足使用要求，且其屈服強度僅為345MPa級，強度級別偏低。名為“耐疲勞特性優良的高強度熱軋鋼板及其制造方法”，申請號：201180044623.3的專利，公開了一種耐疲勞特性優良的高強度熱軋鋼板，其化學成分為：C 0.05～0.15％，Si 0.2～1.2％，Mn 1.0～2.0％，P0.03％以下，S 0.0030以下，Al 0.005～0.10％，N 0.006％以下，其余元素還含有Ti 0.03～0.13％，Nb 0.02～0.10％，V 0.02～0.15中的一種或兩種以上，通過采用控軋控冷工藝，得到的鋼板其強度在780MPa以上，200萬次循環下的疲勞強度在 580MPa以上，但是鋼板沒有評價低溫性能，且其成分中含有很高的Nb、V元素，造成生產成本偏高。名為“一種高止裂和疲勞強度厚鋼板及其制備方法”，申請號：201810007814.6的專利，公開了一種高止裂和疲勞強度厚鋼板，其化學成分為：C 0.05～0.07％，Si 0.10～0.20％，Mn 1.40～1.60％，Nb0.04～0.06％，Ti 0.01～0.02％， Cu 0.30～0.35％，Cr 0.27～0.31％，Ni 0.4～0.5％，Al 0.01～0.04％，Mo 0.06～0.11％， P≤0.020％，S≤0.010％，余量為鐵和雜質，該發明鋼的屈服強度不低于500MPa， -60℃沖擊吸收能量大于250J，200萬次疲勞強度大于160J，其疲勞強度偏低，影響鋼板的服役性能。名為“TMCP型高強韌高疲勞性能耐候橋梁鋼板及制備方法”，申請號：201810783890.6的專利，公開了一種高疲勞性的橋梁鋼板，其化學成分為：C 0.05～0.08％，Si 0.12～0.18％，Mn 1.4～1.6％、Nb 0.045～0.058％、Ti 0.01～0.02％、Cu 0.30～0.35％、Cr 0.22～0.30％、Ni 0.45～0.55％、Al 0.02～0.04％、 Mo0.05～0.12％、P≤0.009％、S≤0.005％，其余為Fe和其他不可避免的雜質；該鋼的1000萬次下疲勞強度不低于170MPa，疲勞強度偏低，不利于鋼板的服役性能。