[發明專利]一種60～120mm厚1000MPa級高強度高韌性易焊接納米鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202111340773.0
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114164315B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 張中武;魏興豪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06;C21C7/064;C21C7/068;C21C7/10;C21D1/18;C21D8/02;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/50
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本發明公開一種60～120mm厚1000MPa級高強度高韌性易焊接納米鋼及其制備方法，組成如下：按合金元素質量百分比計，C：0.04～0.08，Si：0.1～0.6，Mn：0.8～1.5，P≤0.01，S≤0.0015，Cu：1.5～2.5，Ni：7.0～9.0，Cr：0.7～1.5，Mo：0.5～1.0，Nb：0.02～0.1，Ti：0.01～0.05，Al：0.005～0.05，余量為Fe及不可避免的雜質，包括下述步驟：熔煉和精煉?鑄造?軋制?熱處理；本發明納米鋼屈服強度≥1000MPa，?84℃的夏比V缺口沖擊功可達100J以上，延伸率≥15％，具有高強度、高韌性、易焊接的特點。

技術領域

本發明屬于合金鋼領域，具體涉及一種60～120mm厚1000MPa級高強度高韌性易焊接鋼及其制造方法，可用于艦船、海洋工程裝備、管道、重型機械裝備等領域。

背景技術

在國內，一般將厚度大于60mm的鋼板稱為特厚板，特厚板可以廣泛用于海洋工程裝備、高層建筑、壓力容器、化學反應合成塔、橋梁和裝甲等領域。傳統特厚高強鋼的強化機制主要為含碳量較高的馬氏體或下貝氏體結構。為了保證有足夠的淬透性，通常需添加較高含量的C、Ni、Cr、Mo等合金元素，導致材料的塑韌性變差，同時碳當量的提高也使得焊接性能變差。

納米相強化是一種有效的提高強度的同時不損失塑韌性的強化方法，通過使用Cu納米析出相強化來代替傳統的碳強化，在特厚板心部同樣可以達到良好的強化效果，同時超低的含碳量也可以達到更好的焊接性能。目前1000MPa以上級別高強鋼大多仍采用低碳加微合金元素的成分設計，較高碳含量導致塑韌性和焊接性能都不理想。

公開號為CN108359897B的專利文件中，公開了一種屈服強度為1000MPa級的沉淀強化型鐵素體鋼及生產方法，其屈服強度大于1000MPa，但碳含量較高不易焊接。

公開號為CN112143958A的專利文件中，公開了超厚、超高韌性及優良焊接性的1000MPa級鋼板及其制造方法，其屈服強度大于890MPa，采用了未再結晶區軋制的工藝來獲得較小的晶粒尺寸，同時使用了TMCP+離線調制工藝，同時需要添加釩、硼來提高淬透性，同時碳含量較高大于0.08％，僅表征了-60℃的沖擊性能，相比之下本發明的一種60～120mm厚1000MPa級高強度高韌性易焊接鋼具有更好的焊接性能和低溫韌性，能在更嚴苛的條件下服役。

公開號為CN106544590A的專利文件中，公開了一種1000MPa級高韌性高性能均勻性易焊接特厚鋼板及其制造方法，在保持屈服強度大于1000MPa的同時鋼板厚度達180mm厚，但其碳含量較高大于0.1％，在-40℃沖擊功不足100J。

公開號為CN106636961A的專利文件中，公開了一種Cu納米相強化易焊接鋼及制備方法，其鋁含量相對較高，且僅進行了15mm以下鋼的制備，對于15mm以上厚度鋼板未作說明，本發明控制了鋁元素在較低的水平，同時采用了二次精煉和軋后緩冷工藝，可以生產更大厚度的鋼板。

綜上所述，目前還沒有一種能夠同時滿足高強度、高韌性以及良好的焊接性能的鋼鐵材料，這對傳統的組織設計思路和熱處理工藝來說都是極大的挑戰。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供一種60～120mm厚1000MPa級高強度高韌性易焊接鋼及其制備方法，可滿足對于鋼板高強度、高韌性和良好的焊接性能的要求，通過固溶處理加時效處理兩步熱處理工藝，鋼板的屈服強度≥1000MPa，延伸率≥15％，-84℃的夏比V缺口沖擊功≥100J。

本發明的技術方案是：

一種60～120mm厚1000MPa級高強度高韌性易焊接納米鋼的制備方法，包括如下步驟：