[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

说明书

本发明公开了一种高强高韧抗氢脆钢板及其成分优选与制备方法，按照质量百分比计，钢板的化学成分包括：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。钢板的淬火温度为850‑870℃，回火温度为500‑580℃。本发明解决了在控制成本和保证焊接性的前提下，如何选取恰当的目标成分，使其在淬火和高温回火工艺条件下实现兼具屈服强度不低于1000MPa的高强度、‑40℃下冲击功不低于69J的高的低温韧性及氢脆敏感性小于20％的问题。本发明能加速开发兼具高强度、高低温韧性及良好抗氢脆性能的新型钢铁材料，对于工程建设具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种新型高强高韧抗氢脆钢板及其成分优选和制备方法，属于高强度钢板技术领域。

背景技术

随着工程设备逐渐向大型化、轻量化发展，所采用钢的强度级别相应提升。采用屈服强度1000MPa级的超高强度钢制造工程机械的梁结构、汽车车体、海洋工程等设备构件，除了能满足其对强度的要求外，还能减轻设备自重，减少燃料消耗，提高工作效率。同时钢材的壁厚减小，既有利于降低焊接难度和提高焊接效率，又可以使钢结构的重心下移，安全性得到提高。而韧性作为强度和塑性的综合表现，体现了材料在变形过程吸收变形的能力，其中冲击韧性更是反映了其对外来冲击负荷的抵抗能力，高的冲击韧性可以延长钢结构在低温环境中的服役寿命。

目前，国内生产屈服强度1000MPa级的高强度钢板的企业逐渐增多，所采用的成分、工艺各不相同。但是通常是在碳素钢基础上通过添加少量微合金Nb、V和Ti等元素，结合优化的控轧控冷工艺(TMCP技术)和淬火+回火工艺，可生产出满足需求的超高强度钢板。公开号为CN104561827A和CN102560274A的专利文献公开了一种屈服强度1000MPa级高强度钢板及其制造方法，采用的是再加热淬火+回火工艺，但是钢板韧性较低，强韧性匹配不佳。公开号为CN106086657A和CN104532156A的专利文献公开了屈服强度大于1300MPa的超高强钢，其碳含量分别达到0.18～0.23％和0.21～0.26％，高的碳含量会使超高强钢的焊接裂纹敏感性增加，焊接冷裂纹倾向大，增加焊接难度。

由于超高强钢苛刻的使用环境和受力条件，除高强度、高韧性外、良好的抗氢脆性也是影响高强钢广泛应用的重要因素，尤其是屈服强度1000MPa级的高强钢，即使在较低的氢含量下也极易发生氢致延迟断裂，对工程结构的安全性和可靠性造成严重威胁。从生产制造到服役，氢原子无处不在，为此对高强钢进行严格的氢脆敏感性评估至关重要。检索强度级别相近钢种的相关技术文献发现，目前报道的高强钢均局限于强塑性，并未进行相应的氢脆敏感性评估，无法准确保证服役安全性。因此，加速开发兼具高强度、高低温韧性及良好抗氢脆性能的新型钢铁材料对于工程建设具有重大意义，成为急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种高强高韧抗氢脆钢板及其成分优选和制备方法，解决了在控制成本和保证焊接性的前提下，如何选取恰当的目标成分，使其能够在淬火和高温回火工艺条件下，实现兼具屈服强度不低于1000MPa的高强度、在-40℃下冲击功不低于69J的高的低温韧性及氢脆敏感性不高于20％的问题。本发明提高了高强高韧抗氢脆钢板的综合性能，实现了新型高强高韧抗氢脆钢板材料的短周期研发。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强高韧抗氢脆钢板，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：