[发明专利]超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒钢及其制造方法

权利要求书

1.一种超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒钢，其特征是：所述钢 的化学成分按重量百分比为：C：0.04～0.14％，Mn：0.50～1.42％，Si：0.10～ 0.50％，S：≤0.010％，P：≤0.015％，Ni：0.10～0.15％，Cr：0.03～0.29％， Mo：0.08～0.34％，V：0.030～0.060％，Cu：0.10～0.30％，Al：0.010～0.050％， Ti：0.010～0.050％，Nb：0.020～0.046％，B：0.0005～0.0020％，余量为 Fe及附带的杂质元素，其中夹杂物的含量是：细系夹杂物水平≤2，粗系夹 杂物水平≤1，钢中夹杂物的含量按ASTM E45标准“最恶略视场法-A”来 测定，氧的总含量≤0.0030％、氮的总含量≤0.0060％，或者氧和氮的总含 量≤0.0090％；残余元素总量Pb+Sn+As+Sb+Bi：≤0.15％。

2.根据权利要求1所述的一种超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒 钢，其特征是：所述钢的原奥氏体平均晶粒尺寸≤6.5μm，屈服强度≥ 840MPa，抗拉强度≥945MPa，韧脆转变温度≤-60℃，碳当量按重量百分 比计C_EQ≤0.60％，焊接裂纹敏感指数按重量百分比计P_CM≤0.30％，C_EQ和 P_CM分别按如下公式计算：

C_EQ(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；

P_CM(％)＝C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Mo/15+Ni/60+V/10+5B。

3.根据权利要求1或2所述的超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒 钢，其特征是：所述钢的化学成分按重量百分比为：C：0.04～0.12％，Mn： 1.26～1.42％，Si：0.10～0.45％，S：≤0.008％，P：≤0.012％，Ni：0.10～ 015％，Cr：0.03～0.29％，Mo：0.08～0.34％，V：0.050～0.060％，Cu：0.12～ 0.24％，Al：0.010～0.050％，Ti：0.010～0.040％，Nb：0.020～0.046％、B： 0.0008～0.0020％，氧和氮的总含量≤0.0090％，Pb+Sn+As+Sb+Bi：≤0.10％， 余量为Fe及附带的杂质元素；所述钢的原奥氏体平均晶粒尺寸≤5.2μm， 屈服强度≥980MPa，抗拉强度≥1050MPa，韧-脆转变温度≤-60℃，碳当 量C_EQ≤0.50％，焊接裂纹敏感指数P_CM≤0.28％。

4.一种制造权利要求1或2所述的超高强度高韧性易焊接超细奥氏体 晶粒钢的方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

(1)采用纯净钢冶炼技术，制成方坯、板坯或圆坯截面形状的坯料；

(2)将上述坯料加热后经过轧制、锻造或者斜轧穿孔变形后，获得所 需的板状、棒状或者管状的外形和尺寸；

(3)将成形后的板状、棒状或者管状工件在Ac₁以下的温度进行回火 处理；

(4)采用直接电阻加热或感应加热方式，将板状、棒状或者管状工件 以100～500℃/s的速率加热到实际Ac₃以上50～100℃，保温时间不超过 60秒，淬火冷却速度50～500℃/s，使钢的温度迅速降低到接近室温；淬火 后的板状、棒状或者管状工件不回火，或者在Ac₁以下的温度短时回火， 制成满足使用性能要求的成品。

5.一种制造权利要求3所述的超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒 钢的方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

(1)采用纯净钢冶炼技术，制成方坯、板坯或圆坯截面形状的坯料；

(2)将坯料加热到1200～1250℃，然后进行多道次的热变形；粗轧或 者粗锻温度为1150～1200℃，变形量为60～70％；精轧或者精锻温度为 850～950℃，变形量为30～40％；成形后获得具有板状、棒状或管状的外 形和尺寸；

(3)将成形后的工件在500～650℃回火2～30分钟；

(4)采用直接电阻加热或感应加热方式，将经过回火处理的工件以200 ℃/s的速率加热到1000℃，在此温度下的停留时间不超过30秒；然后将其 浸入水基淬火液中淬火，直到温度降到接近室温，淬火冷却速度100～500 ℃/s，经淬火处理后的工件不回火。