[發(fā)明專利]一種低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010620788.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN111705268B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉其斌;闞立燁;王昭東;王慶海;周成;王益民;田勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/02
• 分類號(hào): C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C21D8/02;C21D1/18
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發(fā)明公開一種低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼及其制備方法，化學(xué)成分按重量百分比為：0.05～0.10％C、0.15～0.35％Si、0.60～1.00％Mn、0.10～0.50％Cu、0.10～1.00％Mo、0.40～0.70％Cr、0.05～0.15％V、5.00～10.00％Ni，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)方案采用二次淬火熱處理，第一次淬火以使其完全奧氏體化，再進(jìn)行第二次淬火和回火，最終獲得回火馬氏體、臨界鐵素體、殘余奧氏體等復(fù)相組織，從而實(shí)現(xiàn)低屈強(qiáng)比、超高強(qiáng)度、高韌性的性能指標(biāo)要求，進(jìn)而推進(jìn)其在實(shí)際中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵材料領(lǐng)域，涉及一種具有優(yōu)異強(qiáng)韌性的低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)高韌鋼，具體涉及一種低屈強(qiáng)比(≤0.9)超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼。

背景技術(shù)

潛艇耐壓殼體用鋼是建造艦艇殼體的重要結(jié)構(gòu)材料。隨著潛艇戰(zhàn)斗技術(shù)性能要求的不斷提高，對(duì)潛艇用耐壓殼體用鋼的性能提出了更高的要求。潛艇一般在水下溫度-2.2～28.8℃、水面溫度-34～49℃的環(huán)境中航行和戰(zhàn)斗。潛艇在服役期間的上浮下潛使殼體承受周期性的交變載荷，還還可能受到敵方反潛武器的攻擊。因此，要求耐壓殼體材料具有比強(qiáng)度大(屈服點(diǎn)與密度之比)、高韌性、良好焊接性能。公開號(hào)為CN101481779A和CN107312974A的專利均公開了高性能低合金殼體用鋼，其碳含量分別達(dá)到0.15～0.30％和0.28～0.35％，因?yàn)樘季哂袠O強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，是獲得超高強(qiáng)度的關(guān)鍵元素。但是，隨著碳含量的增加，超高強(qiáng)鋼的焊接裂紋敏感性增加，焊接冷裂紋傾向大，因此焊接過程中需要嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度和焊接工藝參數(shù)，這將導(dǎo)致建造周期延長(zhǎng)、制造成本增加。

目前，屈服強(qiáng)度890MPa及以上級(jí)別超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼主要采用的是Ni-Cr-Mo-V合金體系，實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒及增強(qiáng)固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的作用，從而改善了鋼的性能。為提高鋼的焊接性，需要降低鋼的C元素含量，而提高Ni元素含量以保證此類鋼的強(qiáng)度和淬透性。隨著潛艇建造工藝不斷發(fā)展，對(duì)超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼的使用要求也不斷提高，不僅要求較高強(qiáng)度，同時(shí)其塑性韌性、屈強(qiáng)比等性能要求也日益嚴(yán)苛。因此，通過采用新的熱處理工藝，發(fā)展復(fù)相組織控制技術(shù)，在超高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼研究及應(yīng)用領(lǐng)域有著相當(dāng)重要的作用。Ni-Cr-Mo-V合金體系超高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼常采用“淬火+回火”熱處理工藝，通過該工藝可以獲得高強(qiáng)度的回火馬氏體板條基體，同時(shí)在基體上分布著納米級(jí)的碳化物粒子。這種熱處理方法可以有效提高超高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼的強(qiáng)度及沖擊韌性。但是，“淬火+回火”工藝處理后試樣的屈強(qiáng)比過高，一般在0.95以上。材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值稱為屈強(qiáng)比，是表征材料塑性的參數(shù)。對(duì)于船體結(jié)構(gòu)用鋼來說，屈強(qiáng)比越大，材料屈服后至斷裂的塑性范圍越小，因此斷裂的風(fēng)險(xiǎn)越大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，鑒于超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼存在的這些問題，提供一種屈服強(qiáng)度大于890MPa，屈強(qiáng)比小于0.9的超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼及其制備方法，目的在于提供一種屈服強(qiáng)度890級(jí)的低屈強(qiáng)比(≤0.9)Ni-Cr-Mo-V系超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼，涉及的超高強(qiáng)鋼兼具超高的強(qiáng)度、優(yōu)異的塑性、高的低溫韌性。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)高韌耐壓殼體用鋼的制備方法，包括步驟如下：

步驟1，冶煉

按照化學(xué)成分：0.05～0.10％C、0.15～0.35％Si、0.60～1.00％Mn、0.10～0.50％Cu、0.10～1.00％Mo、0.40～0.70％Cr、0.05～0.15％V、5.00～10.00％Ni，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行冶煉，獲得鑄坯；

步驟2，熱軋

將步驟1得到的鑄坯置于1150～1220℃進(jìn)行保溫，然后進(jìn)行熱軋；熱軋采用兩階段軋制工藝，第一階段軋制溫度1150～1000℃，壓下率≥50％，第二階段軋制溫度900℃～750℃，壓下率≥50％，終軋厚度為5～80mm；熱軋后的高溫鋼板空冷至室溫；