[發明專利]一種稀土處理納米富銅相強化鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202310098375.5
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116288048A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 魏慧慧;智建國;黃利;楊雄;白海瑞;王少炳
• 申請（專利權）人: 包頭鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/58;C22C38/00;C22C38/02;C22C33/04;C21D8/00;C21D1/18
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 王冠宇

本發明公開了一種稀土處理納米富銅相強化鋼，所述稀土處理納米富銅相強化鋼的化學組分為：C為0.03～0.1％；Si為0.2～0.8％；Mn為0.5～2.5％；Cu為0.5～2.5％；Ni為0.5～3.0％；Cr為1.0～3.0％；Mo為0.3～1.0％；Al為0.3～1.5％，Nb+V+Ti為0.1～0.5％；La為0.001～0.015％，P≤0.004，S≤0.002，O≤0.003，N≤0.004，余量為Fe和不可避免的夾雜。還公布了其制備方法。本發明通過添加適量稀土來調控納米富銅相的析出行為及改善低溫沖擊韌性，同時也有助于提高耐腐蝕性能。

技術領域

本發明涉及低合金高強鋼技術領域，尤其涉及一種稀土處理納米富銅相強化鋼及其制備方法。

背景技術

稀土處理納米富銅相強化鋼屬于低合金高強鋼范疇，含銅系列高強度低合金(HSLA)鋼因其具有優良的強韌性、焊接性及耐腐蝕性而在艦船、管線、橋梁、壓力容器等領域廣泛應用。

與傳統的低合金高強度Fe-Cr-Ni-Mo鋼相比，含銅低合金高強鋼采用低碳或超低碳成分設計路線，通過淬火、時效熱處理后，尺寸細小、彌散分布的納米富銅團簇會均勻在基體中析出，的沉淀強化作用顯著，從而可以彌補碳含量低所造成的強度損失。為了獲得低溫沖擊韌性優良的高強鋼，含銅低合金高強鋼通常采用高溫時效處理工藝，如HSLA-100合金鋼，淬火后經550℃高溫時效處理后，低溫沖擊韌性得到明顯提升，但納米富銅相的沉淀強化效果并不顯著。能否實現強韌性匹配良好是約束含銅低合金高強鋼開發及應用的主要因素。

文獻《調質態含Cu高強鋼的強化機理及鋼中Cu的析出行為》公布了一種含銅高強鋼，C含量0.04％，Cu含量為1.30％，Si+Mn+Mo+Ni＝4.08，淬火后獲得獲得板條貝氏體和少量粒狀貝氏體，經650℃～680℃高溫時效熱處理2h后，在基體上析出高密度、小尺寸的納米富銅相，其維氏硬度低于250HV。采用高時效熱溫度，一方面會弱化納米富銅相的強化效應；另一方面，就工業生產而言，較長時間高溫時效熱處理耗能較多，生產成本增加的同時也增大環保壓力。

中國發明專利(公開號CN106636961A)公開了一種含Cu納米相強化易焊接鋼，C含量＜0.05％，Cu:1.5～2.5％，Ni：4～8％，經粗軋(粗軋起始溫度為1050～1150℃，終軋溫度為1000～1050℃)、精軋(起始溫度950～1000℃，終軋溫度為850～900℃)、固溶(800～1000℃)及時效(500～700℃)熱處理后，其屈服強度為1000～1050MPa，-80℃沖擊功＞100J。該合金強韌性匹配較好，但該合金中貴金屬Ni含量較高，含量高達6％，合金成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種稀土處理納米富銅相強化鋼及其制備方法，通過添加適量稀土來調控納米富銅相的析出行為及改善低溫沖擊韌性，同時也有助于提高耐腐蝕性能。在合金成本較低的前提下，制成具有高強韌性、優良焊接性能和耐蝕性能的高強鋼。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明一種稀土處理納米富銅相強化鋼，所述稀土處理納米富銅相強化鋼的化學組分為：C為0.03～0.1％；Si為0.2～0.8％；Mn為0.5～2.5％；Cu為0.5～2.5％；Ni為0.5～3.0％；Cr為1.0～3.0％；Mo為0.3～1.0％；Al為0.3～1.5％，Nb+V+Ti為0.1～0.5％；La為0.001～0.015％，P≤0.004，S≤0.002，O≤0.003，N≤0.004，余量為Fe和不可避免的夾雜。

一種稀土處理納米富銅相強化鋼的制備方法，包括如下步驟：

(1)按稀土處理納米富銅相強化鋼組分進行熔煉、澆鑄，得到鑄坯；

(2)將鑄坯在1000±10℃下進行保溫和鍛造，鍛后隨爐空冷至室溫得到鍛坯；

(3)將鍛坯進行固溶處理，固溶溫度為900±20℃，保溫后水淬至室溫得到時效前坯料；