[发明专利]一种海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢及制备方法

说明书

一种海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢及其制备方法，属于钢铁材料领域。成分中添加Ni，Co元素，在含O浓度为5~100 PPm的钢熔体中通过即喂丝加搅拌的方法喂入Al‑（1.5～30）wt.％Ti复合铰丝，获得含O、Al、Ti的钢液，由于含有高于基体合金熔点的析出相Al₂O₃和Ti₃O₅的合金元素Al、Ti、O，随着温度下降，Al、Ti、O溶解度下降，以较快的冷却速度形成的较大过冷度，同时在凝固过程中使熔体形成较大的流动线速度时，Al₂O₃和Ti₃O₅首先析出，获得大量原位纳米相Al₂O₃和Ti₃O₅弥散分布的铸锭。原位纳米相Al₂O₃和Ti₃O₅不仅能起到第二相强化作用，提高钢材强度，同时，还能作为异质形核核心，细化夹杂，减小晶粒尺寸，起到细晶强化效果。最终该高强钢的屈服强度≥1200MPa，延伸率≥15%。

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，涉及一种海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢及其制备方法。

背景技术

近年来，随着国内外对海洋资源开发力度的不断加强，对海洋工程用钢的强度、低温冲击性能等也提出了越来越高的要求。传统的海洋工程用钢的制备思路主要采用高碳高合金＋调质处理，这一技术路线能基本满足海洋工程用钢的要求，但是也存在焊接性差等问题。同时，焊接时的前热、后热也增加了工序和成本。

为了解决上述问题，美国开发了高强韧、易焊接纳米富Cu相强化HSLA钢。大幅降碳降合金，利用时效过程中析出的Cu纳米相起到析出强化作用，弥补碳含量下降引起的强度损失。雷玄威等人 [雷玄威，周栓宝，黄继华. 超高强度船体结构钢焊接性的研究现状和趋势，材料研究学报，2020，34（1）] 通过模拟分析发现，引入Cu沉淀强化和提高Ni含量的成分设计可成为进一步改善超高强度船体结构钢焊接性的思路。但是Cu纳米强化钢存在热稳定性差等问题，罗小兵等人 [罗小兵，杨才福，苏航，柴锋. 时效温度对 HSLA 高强船体钢组织和性能的影响，材料热处理学报，2011，32（6）] 通过研究发现，随着时效温度的升高，Cu的析出相较欠时效状态下明显长大，其形态由球状转变为短棒状或杆状，与基体失去了共格关系。因此，寻求新的提高钢材强度的方法成为高强钢发展的一个重要方向。