先进制造技术

本发明公开了一种基于C、Ni复合作用实现韧化的低温钢及其制备方法，其化学成分的质量百分含量为：C0.04％～0.07％、Si0.15％～0.25％、Mn0.5％～0.8％、Ni6.5～7.5%、P≤0.006%、S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。本低温钢系一种基于C、Ni复合作用促进逆转变奥氏体稳定化，进而实现韧化的低成本低温钢；在Ni含量较低的情况下，仍具有高的强度及低温韧性。钢的屈服强度在600MPa以上，抗拉强度650MPa以上，-196℃冲击功100J以上，延伸率20%以上。本方法采用低Ni含量成分，适当提高C含量，通过控制轧制、轧后直接两相区热处理或在线淬火及回火处理，在板条贝氏体基体上获得了分布均匀且稳定性良好的逆转变奥氏体，钢的性能指标满足GB24510-2009中对9Ni钢的要求，但生产成本显著降低。

天然气是一种高效的清洁能源，燃烧过程中产生的影响人类呼吸系统健康的物质极少，燃烧后无废渣、废水产生，二氧化碳和氮氧化物的排放仅为煤炭的一半和五分之一左右，产生的二氧化硫的排放几乎为零。因此，随着环境保护意识的提高，天然气日益受到世界各国的关注。目前，我国的能源结构仍以煤炭为主，天然气将是今后几年在清洁能源发展中最具潜力的煤炭替代产品，利用好天然气是促进我国能源结构升级和应对环境挑战的一项战略性举措，因此近几年来我国天然气的消费量快速增加。国家发改委的数据显示，2012年全年国内天然气产量1077亿立方米，同比增长6.5%；天然气进口量425亿立方米，增长31.1%；表观消费量1471亿立方米，增长13.0%。我国已成为世界第六大产气国、第四大消费国。

与现有技术相比，此技术所产生的有益效果在于：本发明提供了一种基于C、Ni复合作用促进逆转变奥氏体稳定化，进而实现低温韧化的低成本低温钢；在Ni含量较低的同时，仍具有高的强度及低温韧性。低温钢的屈服强度在600MPa以上，抗拉强度650MPa以上，-196℃冲击功100J以上，延伸率20%以上。

本发明方法可获得细化的轧态组织；由于在未再结晶区采用了较大的变形，不但细化了晶粒，且组织中产生了大量的形变位错，并在随后的冷却过程中保留在室温组织中，有利于获得更高的强度。

本发明方法的热处理工艺可获得板条贝氏体和逆转变奥氏体两相共存的组织，采用轧后直接两相区热处理工艺时得到的组织为板条贝氏体和10%左右（体积分数）的逆转变奥氏体；采用在线淬火加回火工艺时，最终组织为板条贝氏体和5%左右的逆转变奥氏体。经过研究发现，采用660～700℃轧后直接两相区淬火+550～600℃回火的热处理工艺时能获得优良的综合力学性能，屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥650MPa，延伸率≥20%，-196℃横向冲击功200J左右；采用在线淬火+590～620℃回火时，屈服强度≥630MPa，抗拉强度≥680MPa，延伸率≥20%，-196℃横向冲击功≥100J。 [0021] 本发明方法采用低Ni含量的成分设计，适当提高C含量，采用控制轧制、轧后直接两相区热处理或在线淬火及回火的工艺，在板条贝氏体基体上获得了分布均匀且稳定性良好的逆转变奥氏体，钢的性能指标满足GB24510-2009中对9Ni钢的要求，但生产成本显著降低。