[发明专利]一种吉帕级纳米相粒子强化的海洋工程用钢板及制备方法

说明书

本发明涉及一种吉帕级纳米相粒子强化的海洋工程用钢板及制备方法，属于海洋用钢技术领域，用于解决现有的高强钢不能同时具有优良的高强度和低温韧性，且不能用于海洋工程用钢板，所述的海洋工程用钢板包括：C：0.040～0.12％，Ni：5.0～12.00％，Al：0.60～1.50％，Cr：0.50～1.0％，Mo：0.50～1.0％，V：0.040～0.10％，Mn：0.80～1.50％，Si：0.10～0.50％，Ti：0.01～0.020％，P≤0.01％，S≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质，且满足焊接碳当量：Ceq＝C+(Mn+Si)/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5≤1.45。本发明通过Al和Ni合理的配比，在时效过程中形成纳米级金属间化合物Nisubgt;3/subgt;Al、(V,Mo)C和Mosubgt;2/subgt;C等碳化物纳米析出相，使得钢板具有超高强度的同时，还具有良好的低温韧性。

技术领域

本发明涉及海洋工程用钢技术领域，尤其涉及一种吉帕级纳米相粒子强化的海洋工程用钢板及制备方法。

背景技术

随着21世纪海洋丝绸之路的兴起，世界各个国家加速了对海洋资源的开发和利用，尤其是深海及远洋资源一直是国内外探索的焦点，因此制造深海及远洋服役装备所需的超高强度结构钢越来越被人们重视起来。超高强度结构钢广泛用于深海探测器、海洋平台等装备建造，要求具有较高的强韧、还需考虑焊接性、耐蚀性等性能。此外随着装备的大型化、轻量化、深海化的发展，对高强结构钢在强韧性以及焊接性方面提出了更高的要求。

传统1000MPa级以上超高强度海洋工程用钢一般是通过低碳(碳含量0.10～0.20wt.％)，并添加Ni、Cr、Mo、V等合金化设计，经过轧制后采用淬火加高温回火热处理工艺进行制造，调质热处理后钢的微观组织为回火板条马氏体加大量纳米级碳化物，具有良好的强韧性。但由于该类钢碳含量和碳当量较高，处于难焊接区，焊前需预热，甚至焊后需热处理，焊接性差导致焊接工期、成本较高。近年来，为改善超高强度钢的焊接性，人们通过低碳设计(C含量≤0.08)，利用纳米级的富Cu团簇，或者利用纳米级富Cu相与金属间化合物NiAl相复合强化开发了纳米相强化型超高强度铁素体钢，屈服强度最高可达到1900MPa。如公开号为CN104046917A和CN105177425A的发明专利均描述了一种富Cu纳米团簇强化超高强度钢，其屈服强度可分别达到1141MPa和1500MPa，公开号为CN104046891A的发明专利中描述了一种B2结构的纳米级金属间化合物NiAl析出强化型超高强度铁素体钢，其屈服强度可达到1531MPa。上述钢一般采用低碳设计，大大降低了C含量，不以C作为主要的强化元素，工艺上主要通过高温固溶处理让合金元素充分固溶，然后快冷至室温后通过在时效峰值温度进行热处理让纳米相充分析出，起到显著沉淀强化作用从而获得钢的超高强度。

但是，由于上述超高强度钢一般在峰值温度时效，钢低温韧性很低，远不能满足像深海、远洋等特殊环境中使用的超高强度钢的服役性能。此外，利用Cu纳米相强化型高强钢，有辐照脆化的危害，在一些具有核设施的海洋装备中应当避免。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种吉帕级纳米相粒子强化的海洋工程用钢板及制备方法，用以解决现有技术中超高强度钢低温韧性水平较低，且无法满足一些具有核设施的海洋装备制造。

一方面，本发明提供了一种吉帕级纳米相粒子强化的海洋工程用钢板，按照质量百分比，所述的海洋工程用钢板包括：C：0.040～0.12％，Ni：5.0～12.00％，Al：0.60～1.50％，Cr：0.50～1.0％，Mo：0.50～1.0％，V：0.040～0.10％，Mn：0.80～1.50％，Si：0.10～0.50％，Ti：0.01～0.020％，P≤0.01％，S≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质，且满足焊接碳当量：Ceq＝C+(Mn+Si)/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5≤1.45。