[发明专利]一种纳米增强抗氢脆钢及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米增强抗氢脆钢，其特征在于，各组分及其质量百分比如下：0.05% ≤ C＜0.2%；Si：≤0.5%；Mn：0.10%～2.50%；Ni：0.50%～5.00%；Mo：0.10%～1.50%；Cr：0.10%～1.50%；Nb：0.05%～0.30%；其余为Fe和不可避免的杂质；

所述纳米增强抗氢脆钢的微观组织结构为回火马氏体及弥散分布于基体中的纳米尺寸的半共格碳化铌（NbC）纳米析出相；

所述不可避免的杂质为P、S、N和O，所述不可避免的杂质的元素范围为质量百分比≤0.01%；

所述纳米增强抗氢脆钢的制备方法包括以下步骤：

（1）根据预设化学成分重量百分比选取原材料，通过真空熔炼将原料制备成钢液并进行合金化操作，浇铸后得到铸锭，后进行电渣重熔得到电渣锭；

（2）采用控轧控冷工艺进行轧制；控轧控冷工艺为：电渣锭开坯后加热至1200±20℃，保温时间≥2h后准备热轧；第一阶段粗轧终轧温度≥1000±20℃，粗轧压下率＞60％；第二阶段精轧开轧温度＜920±20℃，轧制至钢材目标厚度，然后自然晾温；

（3）采用淬火加调控回火的方式进行调质热处理工艺，采用淬火加调控回火的方式进行调质热处理工艺过程分为淬火前保温、淬火、淬火后回火，空冷阶段。

2.如权利要求1所述纳米增强抗氢脆钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）根据预设化学成分重量百分比选取原材料，通过真空熔炼将原料制备成钢液并进行合金化操作，浇铸后得到铸锭，后进行电渣重熔得到电渣锭；

（2）采用控轧控冷工艺进行轧制；

（3）采用淬火加调控回火的方式进行调质热处理工艺。

3.根据权利要求2所述纳米增强抗氢脆钢的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中控轧控冷工艺为：电渣锭开坯后加热至1200±20℃，保温时间≥2h后准备热轧；第一阶段粗轧终轧温度≥1000±20℃，粗轧压下率＞60％；第二阶段精轧开轧温度＜920±20℃，轧制至钢材目标厚度，然后自然晾温。

4.根据权利要求2所述纳米增强抗氢脆钢的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中采用淬火加调控回火的方式进行调质热处理工艺过程分为淬火前保温、淬火、淬火后回火，空冷阶段：

步骤一：对热轧后的铸坯加热至奥氏体化温度保温，进行淬火冷却后获得淬火马氏体；

步骤二：在回火过程中消除内应力，同时使马氏体向铁素体和碳化物稳定状态转变，以得到良好的强韧性配合，在该过程中形成回火马氏体，并且NbC纳米析出相均匀弥散地分布在回火马氏体基体上。

5.根据权利要求4所述纳米增强抗氢脆钢的制备方法，其特征在于，为调控钢中纳米相的特征参数以获得半共格的NbC析出相，所述淬火加调控回火的方式进行调质热处理工艺过程中，淬火保温温度为750～900℃，时间为1h，回火保温温度为450～550℃，时间为1h。