[发明专利]一种低屈强比超高强高韧耐压壳体用钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种低屈强比超高强高韧耐压壳体用钢及其制备方法，化学成分按重量百分比为：0.05～0.10％C、0.15～0.35％Si、0.60～1.00％Mn、0.10～0.50％Cu、0.10～1.00％Mo、0.40～0.70％Cr、0.05～0.15％V、5.00～10.00％Ni，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的技术方案采用二次淬火热处理，第一次淬火以使其完全奥氏体化，再进行第二次淬火和回火，最终获得回火马氏体、临界铁素体、残余奥氏体等复相组织，从而实现低屈强比、超高强度、高韧性的性能指标要求，进而推进其在实际中的应用。

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，涉及一种具有优异强韧性的低屈强比超高强高韧钢，具体涉及一种低屈强比(≤0.9)超高强高韧耐压壳体用钢。

背景技术

潜艇耐压壳体用钢是建造舰艇壳体的重要结构材料。随着潜艇战斗技术性能要求的不断提高，对潜艇用耐压壳体用钢的性能提出了更高的要求。潜艇一般在水下温度-2.2～28.8℃、水面温度-34～49℃的环境中航行和战斗。潜艇在服役期间的上浮下潜使壳体承受周期性的交变载荷，还还可能受到敌方反潜武器的攻击。因此，要求耐压壳体材料具有比强度大(屈服点与密度之比)、高韧性、良好焊接性能。公开号为CN101481779A和CN107312974A的专利均公开了高性能低合金壳体用钢，其碳含量分别达到0.15～0.30％和0.28～0.35％，因为碳具有极强的固溶强化作用，是获得超高强度的关键元素。但是，随着碳含量的增加，超高强钢的焊接裂纹敏感性增加，焊接冷裂纹倾向大，因此焊接过程中需要严格控制预热温度和焊接工艺参数，这将导致建造周期延长、制造成本增加。

目前，屈服强度890MPa及以上级别超高强高韧耐压壳体用钢主要采用的是Ni-Cr-Mo-V合金体系，实现细化晶粒及增强固溶强化和析出强化的作用，从而改善了钢的性能。为提高钢的焊接性，需要降低钢的C元素含量，而提高Ni元素含量以保证此类钢的强度和淬透性。随着潜艇建造工艺不断发展，对超高强高韧耐压壳体用钢的使用要求也不断提高，不仅要求较高强度，同时其塑性韧性、屈强比等性能要求也日益严苛。因此，通过采用新的热处理工艺，发展复相组织控制技术，在超高强船体结构用钢研究及应用领域有着相当重要的作用。Ni-Cr-Mo-V合金体系超高强船体结构用钢常采用“淬火+回火”热处理工艺，通过该工艺可以获得高强度的回火马氏体板条基体，同时在基体上分布着纳米级的碳化物粒子。这种热处理方法可以有效提高超高强度船体结构用钢的强度及冲击韧性。但是，“淬火+回火”工艺处理后试样的屈强比过高，一般在0.95以上。材料的屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比，是表征材料塑性的参数。对于船体结构用钢来说，屈强比越大，材料屈服后至断裂的塑性范围越小，因此断裂的风险越大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，鉴于超高强高韧耐压壳体用钢存在的这些问题，提供一种屈服强度大于890MPa，屈强比小于0.9的超高强高韧耐压壳体用钢及其制备方法，目的在于提供一种屈服强度890级的低屈强比(≤0.9)Ni-Cr-Mo-V系超高强高韧耐压壳体用钢，涉及的超高强钢兼具超高的强度、优异的塑性、高的低温韧性。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种低屈强比超高强高韧耐压壳体用钢的制备方法，包括步骤如下：

步骤1，冶炼

按照化学成分：0.05～0.10％C、0.15～0.35％Si、0.60～1.00％Mn、0.10～0.50％Cu、0.10～1.00％Mo、0.40～0.70％Cr、0.05～0.15％V、5.00～10.00％Ni，余量为Fe及不可避免的杂质进行冶炼，获得铸坯；

步骤2，热轧

将步骤1得到的铸坯置于1150～1220℃进行保温，然后进行热轧；热轧采用两阶段轧制工艺，第一阶段轧制温度1150～1000℃，压下率≥50％，第二阶段轧制温度900℃～750℃，压下率≥50％，终轧厚度为5～80mm；热轧后的高温钢板空冷至室温；