[發明專利]一種含Cu納米相強化易焊接鋼及制備方法

有效

• 申請號: 201610903401.7
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN106636961B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張中武;趙宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/06;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/16;C21D8/02
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技術領域

本發明涉及的是一種易焊接鋼，本發明也涉及一種易焊接鋼的制備方法。

背景技術

含銅納米相低合金鋼，在具有高強度的同時，也具有良好的延伸性、低溫沖擊韌性和易焊接性能，因此在，船舶制造、汽車制造、建筑、橋梁的領域都有著較為廣闊的應用。一般低合金鋼的屈服強度通常低于700MPa，而且通常具有高強度的同時卻難以保證良好的低溫韌性和焊接性能。

傳統的高強度鋼都是含碳量較高的馬氏體或下貝氏體組織，碳元素的大量引入大大降低了材料的焊接性能。同時材料為保證心部組織均勻，必須確保較厚規格的鋼板具有足夠的淬透性，鋼中需要添加較高含量的Ni、Cr、Mo等合金元素。鋼的強度級別要求越高，添加的合金元素的含量也相應增加，合金成本自然提高。隨著強度的提高，鋼的碳當量大幅增加，這使鋼的焊接性能大幅降低。

目前，國內外發表了利用添加合金元素和控軋控冷而得到高強度的低合金鋼，強度級別大于800MPa的都很難保證較好的延伸率，也沒有表征其低溫性能。

公開號為CN103361566A的專利文件中，公開了一種通過控制鑄造、軋制和熱處理工藝，得到的高強高韌的含銅低合金鋼。但其屈服強度低于850MPa。

公開號為CN102140606A的專利文件中，公開了一種通過控制熱軋各道次間隔時間及變形量、冷卻速率和等溫處理工藝，得到的熱軋高低合金多相鋼。其屈服強度800MPa，但延伸率僅在20％左右，低溫韌性未說明。

公開號為CN104513927A的專利文件中，公開了一種采用等溫熱處理工藝獲得的高強度鋼板。其屈服強度大于390MPa，抗拉強度為800MPa，-20℃的沖擊功僅為100J。

發明內容

本發明的目的在于提供一種強度高、塑性好和具有低溫韌性的含Cu納米相強化易焊接鋼。本發明的目的還在于提供一種能有效地控制基體相及納米析出相的顯微結構及晶粒尺寸的含Cu納米相強化易焊接鋼的制備方法。

本發明的含Cu納米相強化易焊接鋼其重量百分比組成為：C<0.05、Si:0.1～0.3、Mn:0.5～1.5、S<0.002、P<0.004、Cu:1.5～2.5、Ni:4～8、Al:0.3～0.8、Mo:0.2～1、Cr<1、Nb:0.01～0.04、Ti:0.01～0.05、V:0.01～0.08，其余為Fe及不可避免的雜質元素。

本發明的含Cu納米相強化易焊接鋼的制備方法為：按設計成分在氬氣保護條件下進行感應熔煉和澆鑄，鑄錠在1100～1200℃加熱1～3h進行均優化退火，之后采用控軋控冷技術進行軋制，所述軋制具體包括以下階段：

第一階段為粗軋，均勻化退火的鑄錠直接進行粗軋，粗軋起始溫度為1050～1150℃，終軋溫度為1000～1050℃，粗軋總壓縮比為50～80％；

第二階段為精軋，精軋起始溫度為950～1000℃，終軋溫度為850～900℃，精軋總壓縮比為10％-30％；

第三階段為快速水冷，精軋結束后直接高壓澆水快速冷卻，終冷溫度在50℃以下。

控軋控冷后的鋼板進行固溶和時效處理，固溶溫度為800℃～1000℃，保溫時間為5分鐘～2小時，之后快速水冷至室溫；時效溫度為500℃～700℃，保溫時間5分鐘～10小時，之后快速水冷至室溫。

本發明提供了一種含Cu納米相強化高強度高韌性易焊接鋼及制備方法，本發明通過控制Cu、Mn、Ni、Al主要元素的比例關系，并添加其他合金元素，加之合理的軋制工藝和熱處理工藝，有效地控制了基體相及納米析出相的顯微結構及晶粒尺寸，從而獲得一種高強度、良好塑性和低溫韌性的易焊接鋼。

本發明的含Cu納米相強化易焊接鋼中所包含的主要組分的作用為：

Cu：Cu是奧氏體穩定化元素，能降低奧氏體轉變溫度，抑制高溫轉變產物的生成，對組織的轉變及組織細化產生影響。同時，Cu在一定的熱處理條件下可以誘導析出細小沉淀相，并使Ni、Al、Mn等合金元素向該沉淀相前驅體聚合，形成富銅納米相，該富銅納米相強化可以有效代替碳強化，從而降低碳含量。因此，加入一定量的銅能夠提高鋼的強度、耐腐蝕性、抗疲勞性、提高抗蠕變強度和沖擊韌性，同時改善材料的焊接性能、成型性能與機加工性能等。

Ni：固溶形式的Ni能夠提高鐵素體的強度，當Ni含量升高時，能保證較高塑性的同時提高強度。當Ni含量升高時，能保證較高塑性的同時提高強度。Ni還能保證鋼性能的均勻性、顯著提高低溫沖擊韌性。