[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

本發明公開了一種高強高韌抗氫脆鋼板及其成分優選與制備方法，按照質量百分比計，鋼板的化學成分包括：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。鋼板的淬火溫度為850?870℃，回火溫度為500?580℃。本發明解決了在控制成本和保證焊接性的前提下，如何選取恰當的目標成分，使其在淬火和高溫回火工藝條件下實現兼具屈服強度不低于1000MPa的高強度、?40℃下沖擊功不低于69J的高的低溫韌性及氫脆敏感性小于20％的問題。本發明能加速開發兼具高強度、高低溫韌性及良好抗氫脆性能的新型鋼鐵材料，對于工程建設具有重大意義。

技術領域

本發明涉及一種新型高強高韌抗氫脆鋼板及其成分優選和制備方法，屬于高強度鋼板技術領域。

背景技術

隨著工程設備逐漸向大型化、輕量化發展，所采用鋼的強度級別相應提升。采用屈服強度1000MPa級的超高強度鋼制造工程機械的梁結構、汽車車體、海洋工程等設備構件，除了能滿足其對強度的要求外，還能減輕設備自重，減少燃料消耗，提高工作效率。同時鋼材的壁厚減小，既有利于降低焊接難度和提高焊接效率，又可以使鋼結構的重心下移，安全性得到提高。而韌性作為強度和塑性的綜合表現，體現了材料在變形過程吸收變形的能力，其中沖擊韌性更是反映了其對外來沖擊負荷的抵抗能力，高的沖擊韌性可以延長鋼結構在低溫環境中的服役壽命。

目前，國內生產屈服強度1000MPa級的高強度鋼板的企業逐漸增多，所采用的成分、工藝各不相同。但是通常是在碳素鋼基礎上通過添加少量微合金Nb、V和Ti等元素，結合優化的控軋控冷工藝(TMCP技術)和淬火+回火工藝，可生產出滿足需求的超高強度鋼板。公開號為CN104561827A和CN102560274A的專利文獻公開了一種屈服強度1000MPa級高強度鋼板及其制造方法，采用的是再加熱淬火+回火工藝，但是鋼板韌性較低，強韌性匹配不佳。公開號為CN106086657A和CN104532156A的專利文獻公開了屈服強度大于1300MPa的超高強鋼，其碳含量分別達到0.18～0.23％和0.21～0.26％，高的碳含量會使超高強鋼的焊接裂紋敏感性增加，焊接冷裂紋傾向大，增加焊接難度。

由于超高強鋼苛刻的使用環境和受力條件，除高強度、高韌性外、良好的抗氫脆性也是影響高強鋼廣泛應用的重要因素，尤其是屈服強度1000MPa級的高強鋼，即使在較低的氫含量下也極易發生氫致延遲斷裂，對工程結構的安全性和可靠性造成嚴重威脅。從生產制造到服役，氫原子無處不在，為此對高強鋼進行嚴格的氫脆敏感性評估至關重要。檢索強度級別相近鋼種的相關技術文獻發現，目前報道的高強鋼均局限于強塑性，并未進行相應的氫脆敏感性評估，無法準確保證服役安全性。因此，加速開發兼具高強度、高低溫韌性及良好抗氫脆性能的新型鋼鐵材料對于工程建設具有重大意義，成為急需解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種高強高韌抗氫脆鋼板及其成分優選和制備方法，解決了在控制成本和保證焊接性的前提下，如何選取恰當的目標成分，使其能夠在淬火和高溫回火工藝條件下，實現兼具屈服強度不低于1000MPa的高強度、在-40℃下沖擊功不低于69J的高的低溫韌性及氫脆敏感性不高于20％的問題。本發明提高了高強高韌抗氫脆鋼板的綜合性能，實現了新型高強高韌抗氫脆鋼板材料的短周期研發。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

一種高強高韌抗氫脆鋼板，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：