[发明专利]一种60～120mm厚1000MPa级高强度高韧性易焊接纳米钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种60～120mm厚1000MPa级高强度高韧性易焊接纳米钢及其制备方法，组成如下：按合金元素质量百分比计，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，余量为Fe及不可避免的杂质，包括下述步骤：熔炼和精炼‑铸造‑轧制‑热处理；本发明纳米钢屈服强度≥1000MPa，‑84℃的夏比V缺口冲击功可达100J以上，延伸率≥15％，具有高强度、高韧性、易焊接的特点。

技术领域

本发明属于合金钢领域，具体涉及一种60～120mm厚1000MPa级高强度高韧性易焊接钢及其制造方法，可用于舰船、海洋工程装备、管道、重型机械装备等领域。

背景技术

在国内，一般将厚度大于60mm的钢板称为特厚板，特厚板可以广泛用于海洋工程装备、高层建筑、压力容器、化学反应合成塔、桥梁和装甲等领域。传统特厚高强钢的强化机制主要为含碳量较高的马氏体或下贝氏体结构。为了保证有足够的淬透性，通常需添加较高含量的C、Ni、Cr、Mo等合金元素，导致材料的塑韧性变差，同时碳当量的提高也使得焊接性能变差。

纳米相强化是一种有效的提高强度的同时不损失塑韧性的强化方法，通过使用Cu纳米析出相强化来代替传统的碳强化，在特厚板心部同样可以达到良好的强化效果，同时超低的含碳量也可以达到更好的焊接性能。目前1000MPa以上级别高强钢大多仍采用低碳加微合金元素的成分设计，较高碳含量导致塑韧性和焊接性能都不理想。

公开号为CN108359897B的专利文件中，公开了一种屈服强度为1000MPa级的沉淀强化型铁素体钢及生产方法，其屈服强度大于1000MPa，但碳含量较高不易焊接。

公开号为CN112143958A的专利文件中，公开了超厚、超高韧性及优良焊接性的1000MPa级钢板及其制造方法，其屈服强度大于890MPa，采用了未再结晶区轧制的工艺来获得较小的晶粒尺寸，同时使用了TMCP+离线调制工艺，同时需要添加钒、硼来提高淬透性，同时碳含量较高大于0.08％，仅表征了-60℃的冲击性能，相比之下本发明的一种60～120mm厚1000MPa级高强度高韧性易焊接钢具有更好的焊接性能和低温韧性，能在更严苛的条件下服役。

公开号为CN106544590A的专利文件中，公开了一种1000MPa级高韧性高性能均匀性易焊接特厚钢板及其制造方法，在保持屈服强度大于1000MPa的同时钢板厚度达180mm厚，但其碳含量较高大于0.1％，在-40℃冲击功不足100J。

公开号为CN106636961A的专利文件中，公开了一种Cu纳米相强化易焊接钢及制备方法，其铝含量相对较高，且仅进行了15mm以下钢的制备，对于15mm以上厚度钢板未作说明，本发明控制了铝元素在较低的水平，同时采用了二次精炼和轧后缓冷工艺，可以生产更大厚度的钢板。

综上所述，目前还没有一种能够同时满足高强度、高韧性以及良好的焊接性能的钢铁材料，这对传统的组织设计思路和热处理工艺来说都是极大的挑战。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种60～120mm厚1000MPa级高强度高韧性易焊接钢及其制备方法，可满足对于钢板高强度、高韧性和良好的焊接性能的要求，通过固溶处理加时效处理两步热处理工艺，钢板的屈服强度≥1000MPa，延伸率≥15％，-84℃的夏比V缺口冲击功≥100J。

本发明的技术方案是：

一种60～120mm厚1000MPa级高强度高韧性易焊接纳米钢的制备方法，包括如下步骤：