本發(fā)明涉及超高強度鋼，特別涉及一種1900mpa級低成本高強高韌鋼及其制造方法。

背景技術：

1、隨著高速碰撞研究領域向大型化、超高速發(fā)展，對高速碰撞用材料也提出了更高的強韌性匹配要求，同時要求材料具有良好的淬透性、較低的成本及適用于大規(guī)格鍛件和大批量生產(chǎn)的工藝性能。

2、現(xiàn)有的高合金超高強度鋼，在抗拉強度實現(xiàn)≥1850mpa的同時，可實現(xiàn)沖擊功≥52j優(yōu)異強韌性匹配，但此類二次硬化鋼多采用門檻較高的“雙真空”(真空感應+真空自耗重熔)工藝進行冶煉，成本高昂，產(chǎn)能受限，大錠型偏析情況也較為嚴重，并且貴金屬元素含量較高，成本較高，限制了其實際應用。

3、現(xiàn)有的中低合金超高強度鋼為控制整體成本，多采用電爐+爐外精煉+真空自耗重熔方式熔煉。因超高強度鋼對材料中的雜質(zhì)或第二相及其引發(fā)的微裂紋十分敏感，采用傳統(tǒng)單真空工藝冶煉的超高強度鋼氣體和雜質(zhì)元素含量較高，難以實現(xiàn)超高強度和高韌性的匹配。因此需從成分設計和工藝提純控制等多個方面入手，提高成本超高強度鋼的綜合性能。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述情況，本發(fā)明旨在提供一種1900mpa級低成本高強高韌鋼及其制造方法，用于至少解決以下問題之一：現(xiàn)有的超高強度鋼的合金元素含量高，成本高，強韌性匹配性差。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種1900mpa級高強高韌鋼，1900mpa級高強高韌鋼的組分以質(zhì)量百分比計包括：c:0.325％～0.365％、si:1.3％～1.7％、mn:0.5％～0.9％、ni:0.8％～1.2％、cr:3.25％～3.6％、mo:0.35％～0.6％、w:0.4％～1.0％、nb:0.01％～0.04％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

4、進一步的，1900mpa級高強高韌鋼的組分中，si/c為4.0～4.5，其中c、si指的是相應元素的質(zhì)量百分比。

5、進一步的，1900mpa級高強高韌鋼的組分中，cr/c為9～11，其中cr、c指的是相應元素的質(zhì)量百分比。

6、進一步的，1900mpa級高強高韌鋼的組分以質(zhì)量百分比計包括：c:0.33％～0.35％、si:1.4％～1.6％、mn:0.5％～0.8％、ni:0.9％～1.2％、cr:3.3％～3.5％、mo:0.4％～0.6％、w:0.4％～0.6％、nb:0.01％～0.03％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

7、進一步的，1900mpa級高強高韌鋼的微觀組織為板條馬氏體基體+少量薄膜殘余奧氏體及細小彌散的ε-碳化物。

8、本發(fā)明還提供了一種上述1900mpa級高強高韌鋼的制造方法，包括：電爐或非真空感應爐熔煉；爐外精煉，澆注電極；真空自耗重熔冶煉得到鋼錠，鋼錠退火；鋼錠加熱均質(zhì)化處理、鍛造；熱處理。

9、進一步的，真空自耗重熔冶煉中，穩(wěn)態(tài)熔煉階段的熔速v與錠型直徑d之間符合如下關系：v＝(0.01～0.013)×d-3。

10、進一步的，電爐或非真空感應爐熔煉中，熔煉氧化溫度≥1580℃，出鋼溫度≥1650℃。

11、進一步的，爐外精煉包括lf鋼包精煉和vd精煉，lf鋼包采用低碳鋼包。

12、進一步的，鍛造的開鍛溫度≥1050℃，終鍛溫度≥850℃。

13、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少能實現(xiàn)以下有益效果之一：

14、a)本發(fā)明的1900mpa級高強高韌鋼中，通過控制c含量保證基本強度，配合一定量的si抑制回火過程脆性滲碳體的析出，合理控制cr的含量，抑制石墨化的發(fā)生，同時有效提高淬透性，同時降低ni含量，提高鋼的ac1點，獲得更好的退火軟化效果，本發(fā)明通過精確控制cr、ni、mo、w、nb合金元素的種類及含量，以及不同元素的協(xié)同數(shù)量關系，確保了鋼的優(yōu)異的性能，本發(fā)明不含co等貴重元素，ni、nb等元素含量很低，實現(xiàn)了低原料成本制備超高強度鋼的效果。

15、b)本發(fā)明的1900mpa級高強高韌鋼的制造方法通過合理優(yōu)化電爐冶煉和爐外精煉工序，精確控制冶煉溫度、鋼包氣氛及渣系組成，精確控制自耗熔煉階段真空度、熔速和冷卻參數(shù)匹配，實現(xiàn)了單真空工藝超純凈大錠型冶煉，成品s含量≤10ppm，p含量≤30ppm，o≤10ppm，n含量≤20ppm，h含量≤1.5ppm，極限o、n含量均可控制在10ppm以內(nèi)，有效控制了含s及n、o夾雜物的尺寸及數(shù)量，保證了優(yōu)異的韌性。

16、c)本發(fā)明的制備方法通過精確控制均質(zhì)化處理、鍛造等工藝步驟和參數(shù)實現(xiàn)了鋼的優(yōu)異性能，避免了鍛造過程中有害相的析出而損害韌性，從而保障了超高強度和超高韌性的配合。

17、d)本發(fā)明的鋼的強韌性性能優(yōu)異，能夠滿足使用需求。例如，抗拉強度1850mpa以上(例如1884～1942mpa)，屈服強度達到1400mpa以上(例如1455～1501mpa)，延伸率a為10％以上(例如10.5％～14.0％)，斷面收縮率z為45％以上(例如48％～60％)，沖擊功ku2為52j以上(例如60～90j)，斷裂韌性kic或kq為105mpa·m1/2以上(例如110～150mpa·m1/2)。

18、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容來實現(xiàn)和獲得。

技術特征：

1.一種1900mpa級高強高韌鋼，其特征在于，所述1900mpa級高強高韌鋼的組分以質(zhì)量百分比計包括：c:0.325％～0.365％、si:1.3％～1.7％、mn:0.5％～0.9％、ni:0.8％～1.2％、cr:3.25％～3.6％、mo:0.35％～0.6％、w:0.4％～1.0％、nb:0.01％～0.04％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權利要求1所述的1900mpa級高強高韌鋼，其特征在于，所述1900mpa級高強高韌鋼的組分中，si/c為4.0～4.5，其中c、si指的是相應元素的質(zhì)量百分比。

3.根據(jù)權利要求1所述的1900mpa級高強高韌鋼，其特征在于，所述1900mpa級高強高韌鋼的組分中，cr/c為9～11，其中cr、c指的是相應元素的質(zhì)量百分比。

4.根據(jù)權利要求1所述的1900mpa級高強高韌鋼，其特征在于，所述1900mpa級高強高韌鋼的組分以質(zhì)量百分比計包括：c:0.33％～0.35％、si:1.4％～1.6％、mn:0.5％～0.8％、ni:0.9％～1.2％、cr:3.3％～3.5％、mo:0.4％～0.6％、w:0.4％～0.6％、nb:0.01％～0.03％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的1900mpa級高強高韌鋼，其特征在于，所述1900mpa級高強高韌鋼的微觀組織為板條馬氏體基體+少量薄膜殘余奧氏體及細小彌散的ε-碳化物。

6.一種權利要求1至5任一項所述的1900mpa級高強高韌鋼的制造方法，其特征在于，包括：電爐或非真空感應爐熔煉；爐外精煉，澆注電極；真空自耗重熔冶煉得到鋼錠，鋼錠退火；鋼錠加熱均質(zhì)化處理、鍛造；熱處理。

7.根據(jù)權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述真空自耗重熔冶煉中，穩(wěn)態(tài)熔煉階段的熔速v與錠型直徑d之間符合如下關系：v＝(0.01～0.013)×d-3。

8.根據(jù)權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述電爐或非真空感應爐熔煉中，熔煉氧化溫度≥1580℃，出鋼溫度≥1650℃。

9.根據(jù)權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述爐外精煉包括lf鋼包精煉和vd精煉，所述lf鋼包采用低碳鋼包。

10.根據(jù)權利要求6至9任一項所述的制造方法，其特征在于，所述鍛造的開鍛溫度≥1050℃，終鍛溫度≥850℃。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種1900MPa級低成本高強高韌鋼及其制造方法，屬于超高強度鋼技術領域，用以解決現(xiàn)有的超高強度鋼的合金元素含量高，成本高，強韌性匹配性差的問題。1900MPa級高強高韌鋼的組分以質(zhì)量百分比計包括：C:0.325％～0.365％、Si:1.3％～1.7％、Mn:0.5％～0.9％、Ni:0.8％～1.2％、Cr:3.25％～3.6％、Mo:0.35％～0.6％、W:0.4％～1.0％、Nb:0.01％～0.04％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的鋼成本低，強韌性性能優(yōu)異。

技術研發(fā)人員：高齊,寧靜,蘇杰,劉賡,王敖,丁雅莉,陳嘉硯
受保護的技術使用者：鋼鐵研究總院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/7