[發明專利]一種高強高韌抗氫脆鋼板及其成分優選和制備方法

有效

• 申請號: 202210369916.9
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114892072B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 何燕霖;趙強強;趙寧;劉文月;鄭偉森;李天怡;王超逸;魯曉剛
• 申請（專利權）人: 上海大學;鞍鋼集團北京研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C33/04;C21D8/02;G16C60/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種高強高韌抗氫脆鋼板，其特征在于，按照質量百分比計算，其主要的各組分化學成分及比例如下：

C：0.089-0.110%，Si：0.06-0.08%，Mn：0.80-1.10%，Cr：0.35-0.60%，Ni：2.0-2.50%，Cu：0.85-1.10%，Mo：0.50-0.60%，Nb：0.04-0.06%，余量為Fe和不可避免的雜質；采用冶煉工藝制備鑄錠，然后進行熱軋、淬火和高溫回火熱處理；在進行熱軋時，通過多道熱軋將其軋至厚度不大于14mm，控制初軋溫度為1150～1200℃，終軋溫度為950～1000℃；在進行熱處理時，控制淬火溫度為850-870℃，淬火后降溫至室溫，然后控制回火溫度為500-580℃，進行回火熱處理，再空冷至室溫，得到所述高強高韌抗氫脆鋼板；

所述高強高韌抗氫脆鋼板采用如下高強高韌抗氫脆鋼板的成分優選方法制備而成，在控制成本和保證焊接性的前提下，選取目標成分，所述方法包括如下步驟：

a.?擬定目標鋼板的基體化學成分范圍：

按照質量百分比計算，初步擬定主要的各組分化學成分及比例如下：

C：0.05-0.11%，Si：0.05-0.09%，Mn：0.50-1.10%，Cr：0.30-0.60%，Ni：1.0-2.50%，Cu：0.70-1.10%，Mo：0.50-0.60%，余量為Fe和不可避免的雜質；

b.?確定特征參量并編寫開展集成批量計算的程序文件：

利用Thermo-Calc計算軟件包，采用其TC-Python接口使用Python語言編寫可開展在不同成分和溫度條件下，計算特征參量的程序文件，其中，特征參量?1為T₀溫度，代表奧氏體與鐵素體吉布斯自由能相等時的溫度，特征參量?2為AC，代表T₀溫度下奧氏體中的含碳量；程序文件中的關鍵指令包括，讀取熱力學數據，完成不同合金體系特征參量1和特征參量2的熱力學計算；采用循環語句實現合金成分和溫度的自動賦值，完成批量計算；限定計算誤差范圍以獲得有效數據，完成計算結果的輸出；

c.確定計算條件，運行計算程序進行成分篩選：

基于步驟a確定的成分范圍，設置各個合金元素的計算步長，采用步驟b中計算特征參量1和特征參量2的程序文件Ⅰ，獲得T₀和AC的計算結果，在保持低T₀溫度基礎上，選取具有高AC值的點作為目標成分；

d.運用第一性原理計算氫原子的偏聚能，確定微合金元素：

采用第一性原理計算氫原子在碳化物/基體界面的偏聚能E_MC，計算和比較待選的Nb，V和Ti微合金元素對應的碳化物NbC、TiC、VC/基體界面的偏聚能，選擇偏聚能最小的碳化物中的微合金元素作為合金添加元素，來優化在所述步驟a中擬定目標鋼板的基體化學成分；

e.?篩選出鋼板基體和微合金成分：

根據所述步驟d確定微合金元素，將確定微合金元素添加到擬定目標鋼板的基體化學成分，重新確定目標鋼板的基體化學組分和成分比例范圍，用于制備目標高強高韌抗氫脆鋼板。

2.根據權利要求1所述高強高韌抗氫脆鋼板，其特征在于，按照質量百分比計，其主要的各組分化學成分如下：

C：0.089-0.108%，Si：0.067-0.080%，Mn：0.84-1.05%，Cr：0.37-0.57%，Ni：2.10-2.42%，Cu：0.87-1.09%，Mo：0.52-0.60%，Nb：0.043-0.056%，余量為Fe和不可避免的雜質。

3.根據權利要求1所述高強高韌抗氫脆鋼板，其特征在于：其屈服強度不低于1000MPa，抗拉強度不低于1000MPa，延伸率不低于15%，在-40℃下的沖擊韌性不低于69J，氫脆敏感性指數HEI不高于20%。

4.根據權利要求3所述高強高韌抗氫脆鋼板，其特征在于：其屈服強度不低于1042MPa，抗拉強度不低于1079MPa，延伸率不低于15.8%，在-40℃下的沖擊韌性不低于82J，氫脆敏感性指數HEI不高于15.4%。