[发明专利]一种高强高韧抗氢脆钢板及其成分优选和制备方法

权利要求书

1.一种高强高韧抗氢脆钢板，其特征在于，按照质量百分比计算，其主要的各组分化学成分及比例如下：

C：0.089-0.110%，Si：0.06-0.08%，Mn：0.80-1.10%，Cr：0.35-0.60%，Ni：2.0-2.50%，Cu：0.85-1.10%，Mo：0.50-0.60%，Nb：0.04-0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质；采用冶炼工艺制备铸锭，然后进行热轧、淬火和高温回火热处理；在进行热轧时，通过多道热轧将其轧至厚度不大于14mm，控制初轧温度为1150～1200℃，终轧温度为950～1000℃；在进行热处理时，控制淬火温度为850-870℃，淬火后降温至室温，然后控制回火温度为500-580℃，进行回火热处理，再空冷至室温，得到所述高强高韧抗氢脆钢板；

所述高强高韧抗氢脆钢板采用如下高强高韧抗氢脆钢板的成分优选方法制备而成，在控制成本和保证焊接性的前提下，选取目标成分，所述方法包括如下步骤：

a. 拟定目标钢板的基体化学成分范围：

按照质量百分比计算，初步拟定主要的各组分化学成分及比例如下：

C：0.05-0.11%，Si：0.05-0.09%，Mn：0.50-1.10%，Cr：0.30-0.60%，Ni：1.0-2.50%，Cu：0.70-1.10%，Mo：0.50-0.60%，余量为Fe和不可避免的杂质；

b. 确定特征参量并编写开展集成批量计算的程序文件：

利用Thermo-Calc计算软件包，采用其TC-Python接口使用Python语言编写可开展在不同成分和温度条件下，计算特征参量的程序文件，其中，特征参量 1为T₀温度，代表奥氏体与铁素体吉布斯自由能相等时的温度，特征参量 2为AC，代表T₀温度下奥氏体中的含碳量；程序文件中的关键指令包括，读取热力学数据，完成不同合金体系特征参量1和特征参量2的热力学计算；采用循环语句实现合金成分和温度的自动赋值，完成批量计算；限定计算误差范围以获得有效数据，完成计算结果的输出；

c.确定计算条件，运行计算程序进行成分筛选：

基于步骤a确定的成分范围，设置各个合金元素的计算步长，采用步骤b中计算特征参量1和特征参量2的程序文件Ⅰ，获得T₀和AC的计算结果，在保持低T₀温度基础上，选取具有高AC值的点作为目标成分；

d.运用第一性原理计算氢原子的偏聚能，确定微合金元素：

采用第一性原理计算氢原子在碳化物/基体界面的偏聚能E_MC，计算和比较待选的Nb，V和Ti微合金元素对应的碳化物NbC、TiC、VC/基体界面的偏聚能，选择偏聚能最小的碳化物中的微合金元素作为合金添加元素，来优化在所述步骤a中拟定目标钢板的基体化学成分；

e. 筛选出钢板基体和微合金成分：

根据所述步骤d确定微合金元素，将确定微合金元素添加到拟定目标钢板的基体化学成分，重新确定目标钢板的基体化学组分和成分比例范围，用于制备目标高强高韧抗氢脆钢板。

2.根据权利要求1所述高强高韧抗氢脆钢板，其特征在于，按照质量百分比计，其主要的各组分化学成分如下：

C：0.089-0.108%，Si：0.067-0.080%，Mn：0.84-1.05%，Cr：0.37-0.57%，Ni：2.10-2.42%，Cu：0.87-1.09%，Mo：0.52-0.60%，Nb：0.043-0.056%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述高强高韧抗氢脆钢板，其特征在于：其屈服强度不低于1000MPa，抗拉强度不低于1000MPa，延伸率不低于15%，在-40℃下的冲击韧性不低于69J，氢脆敏感性指数HEI不高于20%。

4.根据权利要求3所述高强高韧抗氢脆钢板，其特征在于：其屈服强度不低于1042MPa，抗拉强度不低于1079MPa，延伸率不低于15.8%，在-40℃下的冲击韧性不低于82J，氢脆敏感性指数HEI不高于15.4%。