[發明專利]一種易焊接的超高強高韌鋼材及其制備方法

有效

• 申請號: 202010572270.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111549286B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 李紅英;陳博軒;席志海
• 申請（專利權）人: 中南大學;湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司;衡陽華菱鋼管有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C21D8/02;C21D1/18
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發明提供一種易焊接的超高強高韌鋼材及其制備方法，所述鋼材包括以下質量百分含量的化學成分：C：0.25～0.28％、Si：0.25～0.30％、Cr：0.90～1.10％、Mn：0.90～1.10％、Mo：0.45～0.60％、V：0.07～0.10％、Ca：0.0015～0.0050％、Cu：0.01～0.10％、Ni：0.01～0.20％、Al：0.01～0.03％、P＜0.01％、S＜0.005％，余量為Fe和不可避免的雜質。所述制備方法包括：煉鋼、鑄造、連軋、非完全奧氏體化、回火。本發明提供的鋼材具有超高強度，韌性好，且易焊接，可用于要求超高強度兼顧韌性的承力結構件、油氣輸送管道。

技術領域

本發明涉及冶金材料及其制備技術領域，特別涉及一種易焊接的超高強高韌鋼材及其制備方法。

背景技術

隨著對大型結構件安全性的日益重視，對結構用鋼的綜合性能要求越來越高，不僅要求其有超高強度和較好的塑性，而且要求其在服役條件下具有足夠的韌性儲備。對于可能在低溫條件下服役的結構件，還對所用鋼材的低溫韌性提出更高要求，規定沖擊溫度由常溫20℃修訂為0℃。此外，大型結構件還需要焊接，要求鋼材有較好的焊接性能。但是，強度與韌性、焊接性能相互制約，很難同時兼顧高強度、高韌性及易焊接。如何在不犧牲強度的條件下獲得足夠的韌性和易焊接性，并且具有較合理的生產成本，成為研制高性能結構鋼的關鍵。

公開號為CN106636961A的專利公布了一種含Cu納米強化相易焊接鋼及制備方法，其含Cu量高達1.5-2.5wt％，含Ni量高達4-8wt％，導致原材料成本升高，Cu、Ni的高含量也使鋼材的碳當量較高，對焊接性能不利。此外，該技術方案公開的抗拉強度為845-1162MPa，變化范圍較大。

公開號為CN104451407A的專利公布了一種低碳熱軋超高強高韌鋼制備方法，通過調整合金元素含量和改進控軋控冷工藝，獲得貝氏體、馬氏體、殘余奧氏體的復相組織，使鋼材的韌性有了較大提高，-20℃沖擊吸收功達到86.8-117.8J。但是，由于公開的制備工藝沒有包含回火，鋼材在溫度較高的環境服役時，組織中含有的馬氏體容易轉變成鐵素體，此外，該技術方案公開的延伸率只有13.8％-18.8％。

公開號為CN103060715A的專利公布了一種易焊接的超高強韌鋼板的制造方法，其屈服強度能達到1200MPa，抗拉強度超過1500MPa，但是，延伸率在13％左右，-20℃沖擊功不超過60J。

相比現有的技術方案，本發明的技術方案，通過控制碳當量使其易焊接和具有較好的韌性，降碳損失的強度則通過合金化和制備工藝彌補，使其強韌性匹配更佳且易焊接。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種易焊接的超高強高韌鋼材及制備方法，利用BP神經網絡算法優選化學成分范圍，基于元素合理匹配的成分設計方案，通過非完全奧氏體化及兩次回火，使低碳當量合金鋼在保證超高強度的前提下，兼顧好的塑性、韌性、焊接性。

本發明的目的之一在于克服現有技術不足提供一種易焊接的超高強度兼顧高韌性鋼材的成分設計方案。

本發明一種易焊接的超高強高韌鋼材，所述鋼材包括如下質量百分含量的化學成分：C含量范圍為0.25～0.28％，Si含量范圍為0.25～0.30％，Cr含量范圍為0.90～1.10％，Mn含量范圍為0.90～1.10％，Mo含量范圍為0.45～0.60％，V含量范圍為0.07～0.10％，Ca含量范圍為0.0015～0.0050％，Cu含量范圍為0.01～0.10％，Ni含量范圍為0.01～0.20％，Al含量范圍為0.01～0.03％，P＜0.01％，S＜0.005％，余量為Fe和其它不可避免的雜質。

本發明的化學成分范圍由BP神經網絡計算并根據試驗結果確定，圖1為BP神經網絡結構示意圖，為誤差反向傳播的多層前饋式網絡，包括輸入層、隱含層和輸出層。