一種耐腐蝕的低合金鋼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐腐蝕的低合金鋼。
【背景技術(shù)】
[0002] 合金兀素總量小于3. 5%的合金鋼叫做低合金鋼。低合金鋼是相對(duì)于碳鋼而言 的，是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的一種或幾種性能，而有意向鋼中加入一種或幾種合金 元素，加入的合金量超過(guò)碳鋼正常生產(chǎn)方法所具有的一般含量時(shí)，稱(chēng)這種鋼為合金鋼。當(dāng)合 金總量低于3. 5%時(shí)稱(chēng)為低合金鋼；合金含量在3. 5-10%之間稱(chēng)為中合金鋼；大于10%的 稱(chēng)為高合金鋼。我國(guó)已經(jīng)成為鋼產(chǎn)量的第一大國(guó)，但是高品質(zhì)的鋼材依然主要是依靠進(jìn)口。 其中也包括高質(zhì)量的低合金鋼。由于高溫高壓酸性腐蝕等惡劣的環(huán)境，因此對(duì)低合金鋼提 出了更高的質(zhì)量要求。
[0003] 中國(guó)專(zhuān)利201310126390. 2,發(fā)明名稱(chēng)為一種合金鋼，該發(fā)明通過(guò)改變合金鋼材料 的配比，適當(dāng)減小硅錳的含量，適度添加鉻、釩、鎢等稀有金屬元素可細(xì)化晶粒，得到優(yōu)良的 熱處理性能，降低鋼的過(guò)熱敏感性和脫碳傾向，大幅減少鋼材在熱處理過(guò)程中的石墨化現(xiàn) 象，改善表面質(zhì)量，提高材料的韌性、強(qiáng)度和彈性極限和疲勞強(qiáng)度，減少了淬火開(kāi)裂的現(xiàn)象， 能夠應(yīng)用于高端平面渦卷彈簧。其不足是由于減少了硅錳的含量，合金鋼的耐腐蝕性不好。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利03807157. 6,發(fā)明名稱(chēng)為低合金鋼，該發(fā)明公開(kāi)了一種耐腐蝕的低合金 鋼的配方。該鋼種在酸性環(huán)境中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，從而能夠抑制發(fā)生以點(diǎn)腐蝕為起點(diǎn) 的應(yīng)力腐蝕裂紋的低合金鋼。適用于油井或者天然氣井用套管和管道材料等。該發(fā)明指出 雜質(zhì)往往是發(fā)生腐蝕的起點(diǎn)。通過(guò)對(duì)鋼進(jìn)行高凈化等除雜方法都是很有限的，該發(fā)明提出 了加入Ti系碳氮化物來(lái)防止點(diǎn)腐蝕的發(fā)生。但其存在的問(wèn)題是成本較高，無(wú)法大規(guī)模的推 廣應(yīng)用。
[0005] 中國(guó)專(zhuān)利201210405503. 8,發(fā)明名稱(chēng)為一種低合金鋼，該發(fā)明指出碳是通常鋼中 所采用的最廉價(jià)的強(qiáng)化元素。碳在鋼中主要以固溶或生成碳化物的形式存在。碳化物可作 為增強(qiáng)相增加鋼的硬度和強(qiáng)度，利用熱處理方法，先在較高的溫度下使碳化物都熔融在奧 氏體中，然后利用碳化物微細(xì)化淬火方式進(jìn)行熱處理，使碳化物顆粒極為細(xì)小且均勻分布， 可進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)韌性。本發(fā)明在低合金鋼種加入了一些稀土元素鉻。鉻與鐵能形成連 續(xù)固溶體，并能與碳（鐵）形成多種碳化物。鋼中加入一定量的鉻，能提高硬度和強(qiáng)度， 隨著鉻含量的增加，鋼的抗拉強(qiáng)度和硬度也顯著上升，因此，鉻是耐磨鋼中常采用的化學(xué)元 素。釩和碳有極強(qiáng)的親和力，它在鋼中主要以碳化物形態(tài)存在。釩在鋼中的主要作用是細(xì)化 組織和晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性，釩的碳化物具有極高的硬度和耐磨性。另外，硅在鋼中 也主要以碳化物的形態(tài)存在，碳化硅的硬度極高，且分布在晶界，可以防止晶?？焖匍L(zhǎng)大。 該發(fā)明的主要問(wèn)題是由于加入了稀土元素使得低合金鋼的耐腐蝕性降低，在酸性條件下該 種低合金鋼極易產(chǎn)生裂紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明目的是給出一種硬度高，韌性好，耐沖擊的低合金鋼的 配方。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007] 在低合金元素的碳、氮化合物中，TIN是溶解度最小而又最后溶解的間隙相。其 開(kāi)始溶解溫度在950°C以上，直到1400°C也能在短時(shí)間內(nèi)保留。一般鋼水中的含氮量為 0. 005% - 0. 010%，如果加人0. 03%Ti，將會(huì)在液態(tài)就形成大量大顆粒的TiN，這對(duì)奧氏體晶 粒的長(zhǎng)大不但不會(huì)起阻礙作用，而且還會(huì)降低沖擊韌性。而從液態(tài)到奧氏體N的溶解度變 化，可在結(jié)晶前沿析出極細(xì)小的TIN粒子，對(duì)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大有強(qiáng)的阻礙作用。
[0008] 在低合金鋼中，即使S含量相當(dāng)少，也會(huì)在晶界附近形成硫化物系夾雜物，這將引 起原晶界附近的不均勻回復(fù)及再結(jié)晶，降低了鋼材的延展性，但是如果極度的減少S元素， 雖然有助于提高低合金鋼的性能，但是會(huì)大大增加成本。在低合金鋼中添加 Nd，并不能提高 鋼材的延展性，但是通過(guò)適當(dāng)選擇低合金鋼融化是的脫氧和添加 Nd的時(shí)機(jī)，可以在源晶界 形成Nd202 S04，Nd202S那樣的含有Nd的硫氧化物夾雜物，存在適量該Nd系夾雜物的低 合金鋼材顯示出加好的延展性和耐腐蝕性。
[0009] 本發(fā)明中的所述低合金鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為：碳：0.2-0.30% ;硅： 0. 08-0. 15 %;錳：0.45-0. 65 %;磷：彡 0.03 %;硫：彡 0.015% ;鉻：1.4-1. 9 % ;鎳： 1. 28-1. 40%，鈦0. 005%-0. 05%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)組成。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果。
[0011] 本發(fā)明采用了全新的工藝過(guò)程，所生產(chǎn)的低合金鋼在滿(mǎn)足耐腐蝕，延展性好，高強(qiáng) 度要求的基礎(chǔ)上，成本也控制在合理的范圍之內(nèi)。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 低合金鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為：碳：0.2-0. 30% ;硅：0.08-0. 15% ; 錳：0.45-0. 65%;磷：彡 0.03%;硫：彡 0.015% ;鉻：1.4-1. 9% ;鎳：1.28-1. 40%，鈦 0. 005%-0. 05%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)組成。
[0013] 實(shí)施例 1 :碳：0· 25% ;硅：0· 08% ;猛：0· 65% ;磷：< 0· 03% ;硫：< 0· 015% ; 鉻：1.9% ;鎳：L 28%，鈦 0.015%。
[0014] 實(shí)施例 2 :碳：0· 2%;硅：0· 08% ;錳：0· 45% ;磷：< 0· 03%;硫：< 0· 015% ;鉻： 1. 9% ;鎳：1· 28%，鈦 0· 05%。
[0015] 實(shí)施例 3 :碳：0· 30% ;硅：0· 10% ;猛：0· 45% ;磷：< 0· 03% ;硫：< 0· 015% ; 鉻：1. 4% ;鎳：L 40 %，鈦(λ 005%。
[0016] 表1各種實(shí)施低合金鋼性能對(duì)比。
[0017] 實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明所示鋼種具有得到優(yōu)良的熱處理性能和耐腐蝕性能，降低了鋼的 過(guò)熱敏感性和脫碳傾向，大幅減少鋼材在熱處理過(guò)程中的石墨化現(xiàn)象，改善表面質(zhì)量，提高 材料的韌性、強(qiáng)度和彈性極限和疲勞強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐腐蝕的低合金鋼，其特征在于，該低合金鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為： 碳：0· 2-0. 30% ;硅：0· 08-0. 15% ;錳：0· 45-0. 65% ;磷：彡 0· 03% ;硫：彡 0· 015% ;鉻： 1. 4-1. 9% ;鎳：1· 28-1. 40%，鈦 0· 005%-0· 05%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐腐蝕的低合金鋼，其特征在于，所述低合金鋼中添加 有鈦，其重量百分比為：〇. 005%-0. 05%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐腐蝕的低合金鋼，其特征在于，所述低合金鋼，其重 量百分比為：磷：彡0.03%;硫：彡0.015%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于鋼鐵冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種耐腐蝕的低合金鋼成分，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為：碳：0.2-0.30％；硅：0.08-0.15％；錳：0.45-0.65％；磷：≤0.03％；硫：≤0.015％；鉻：1.4-1.9％；鎳：1.28-1.40％，鈦0.005%-0.05%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)組成。本發(fā)明所示鋼種具有得到優(yōu)良的熱處理性能和耐腐蝕性能，降低了鋼的過(guò)熱敏感性和脫碳傾向，大幅減少鋼材在熱處理過(guò)程中的石墨化現(xiàn)象，改善表面質(zhì)量，提高材料的韌性、強(qiáng)度和彈性極限和疲勞強(qiáng)度。
【IPC分類(lèi)】C22C38/50
【公開(kāi)號(hào)】CN105316593
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410370375
【發(fā)明人】牛譽(yù)博
【申請(qǐng)人】牛譽(yù)博
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年7月31日