【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢铁材料，特别涉及一种具有超低温韧性的980mpa级钢板及其制备方法。
技术介绍
1、我国能源气体的需求推动了低温工程的迅猛发展，需要更多低温、超低温环境服役用钢材。低温韧性是低温钢的关键技术指标之一。在一些特殊工况的海洋深潜器等装备上因极端服役条件，也需要用到强度等级更高、且要求超低温韧性的钢材。尤其当强度级别大幅提升后，低温韧性更是材料制备的主要难题类型之一。
2、含镍低温钢是最常用的一类低温钢，随着ni含量的增加，钢的服役温度显著降低，考虑到镍资源的宝贵，如何使钢材在使用相当或更低的镍含量条件下，具有更优异的超低温韧性和更高的强度，使钢材在低温服役环境下具有更好的性价比和结构减重效果成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述情况，本专利技术旨在提供一种具有超低温韧性的980mpa级钢板及其制备方法，用于解决现有超高强度钢材的韧性水平不足与镍含量匹配过剩的矛盾问题。
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
3、一方面，本专利技术提供了一种具有超低温韧性的980mpa级钢板，具有超低温韧性的980mpa级钢板的组分以质量百分比计包括：c：0.09％～0.18％，si：0.02％～0.18％，mn：0.85％～1.85％，p：≤0.009％，s：≤0.003％，cr：0.50％～1.25％，mo：0.42％～0.75％，ni：6.15％～7.35％，cu：0.95％～2.55％，v：0.04～0.12％，nb：0.
4、进一步的，具有超低温韧性的980mpa级钢板中的ni、mn、cu的含量与钢板的厚度t还满足：100ni+67cu+50mn≥6.55+0.12t1/2，其中ni、mn、cu指的是元素的质量百分比，t以mm计。
5、进一步的，具有超低温韧性的980mpa级钢板中，ni+cu＞7.25％，其中ni、cu指的是元素的质量百分比。
6、进一步的，具有超低温韧性的980mpa级钢板中的mn、cr、mo含量与钢板的厚度t满足：333mn+216cr+300mo>4.45+1.1(t/50)+0.22(t/50)2，其中mn、cr、mo指的是元素的质量百分比，t以mm计。
7、进一步的，具有超低温韧性的980mpa级钢板的组分以质量百分比计包括：c：0.09％～0.14％，si：0.02％～0.15％，mn：0.85％～1.60％，p：≤0.005％，s：≤0.0015％，cr：0.52％～1.15％，mo：0.45％～0.70％，ni：6.20％～7.15％，cu：0.95％～2.15％，v：0.045％～0.11％，nb：0.01％～0.03％，al：0.018％～0.03％，ti：0.008％～0.02％，余量为fe及其他不可避免的杂质。
8、进一步的，具有超低温韧性的980mpa级钢板的全截面的基体组织为回火马氏体组织+少量逆转变奥氏体，有效晶粒尺寸为1.65～2.25μm。
9、进一步的，逆转变奥氏体的体积百分数为5.5％～18％，逆转变奥氏体的等效直径为6～20nm。
10、进一步的，逆转变奥氏体中的元素m(ra)含量具有如下特征：ni(ra)＝1.5～2.4ni，mn(ra)＝1.5～3.0mn，cu(ra)＝1.8～3.0cu，c(ra)>0.35％。
11、本专利技术还提供了一种上述具有超低温韧性的980mpa级钢板的制备方法，包括以下步骤：
12、步骤1、将钢坯进行均匀化处理；
13、步骤2、采用两阶段控制轧制；
14、步骤3、轧制后钢板入水加速冷却，冷却速度不低于5℃/s；
15、步骤4、对钢板进行热处理，热处理包括淬火和回火。
16、进一步的，淬火包括一次淬火或者一次淬火+两相区淬火，一次淬火温度高于ac3以上50～150℃。
17、与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
18、a)本专利技术的具有超低温韧性的980mpa级钢板在以镍元素为主要韧化元素的基础上，采用ni、mn、cu等奥氏体形成元素与c含量配合，提供奥氏体化稳定性化学因素，并与相应的两相区配分热处理工艺配合，为获得数量和分布有益的逆转变奥氏体奠定了原料基础，本专利技术发现了ni、mn、cu的元素当量关系，对维持不同厚度范围内的奥氏体稳定化具有重要作用，本专利技术的ni、mn、cu的最低含量不等式是获得具有超低温韧性的不同强度等级钢板的重要成分基础。相同等级条件下，钢板厚度越大所需的ni、mn、cu含量越高。同时，本专利技术还发现了mn、cr、mo的元素与厚度的当量关系，对维持不同厚度范围的钢材淬透性具有重要作用。本专利技术在成本不显著增加的情况下，使钢的淬透性显著增加，可在较宽的厚度规格范围内稳定获得回火马氏体+少量逆转变奥氏体的全低温转变组织，全厚度截面范围均避开了对低温韧性有明显恶化作用的高温转变粒状贝氏体，使钢的强度稳定提高且截面均匀性良好。
19、b)本专利技术的具有超低温韧性的980mpa级钢板中nb、al、ti等微合金化元素的加入，与c、n等间隙元素相互作用，析出tin、nb(cn)、aln，可分别在轧制加热、tmcp轧制和热处理再加热过程抑制奥氏体晶粒尺寸的长大，细化原始奥氏体晶粒。与现有技术相比，本专利技术通过多类型、多尺度、多分布的弥散析出粒子配合，tin粒子主要分布位于10～100nm，平均粒径约27nm，nb(cn)粒子主要分布位于5～50nm，平均粒径约16nm，aln粒子主要分布位于3～15nm，平均粒径约6nm。由上述多阶段综合抑制可使最终产品的原始奥氏体晶粒尺寸稳定在7.5～11μm的细小范围，终态的原始奥氏体晶粒尺寸细小。细小的奥氏体晶粒尺寸也是本专利技术获得良好超低温韧性的基础来源之一。
20、c)本专利技术的具有超低温韧性的980mpa级钢板通过精确控制成分、匹配合适的热处理工艺保证本专利技术的钢板的逆转变奥氏体的含量(ra％)为5.5％～18％，逆转变奥氏体的等效直径(dra)为6～20nm，逆转变奥氏体数量显著增加，分布优化。另一方面，逆转变奥氏体的元素富集程度明显增加，与基体的元素含量相比，元素富集区的ni平均含量可达到基体含量的1.5～2.4倍，mn含量为基体含量的1.5～3.0倍，富集区的cu元素含量也达到基体含量的1.8～3.0倍，进一步提高了逆转变奥氏体的稳定性水平。与现有技术相比，本专利技术的钢板中的逆转变奥氏体体积含量提高，尺寸减小，数量明显增加，稳定性显著提高，有效阻碍了低温条件下冲击载荷的裂纹尖端扩展速率，提高钢的低温韧性水平。
21、d)本专利技术的具有超低温韧性的980mpa级钢板的制备方法中，采用两相区元素配分的热处理工艺，即一次淬火+两相区元素配分淬火+回火。一次淬火加热过程使钢完全奥氏体化，淬火得到高位错密度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980MPa级钢板的组分以质量百分比计包括：C：0.09％～0.18％，Si：0.02％～0.18％，Mn：0.85％～1.85％，P：≤0.009％，S：≤0.003％，Cr：0.50％～1.25％，Mo：0.42％～0.75％，Ni：6.15％～7.35％，Cu：0.95％～2.55％，V：0.04％～0.12％，Nb：0.008％～0.035％，Al：0.018％～0.036％，Ti：0.008％～0.022％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980MPa级钢板中的Ni、Mn、Cu的含量与钢板的厚度t还满足：100Ni+67Cu+50Mn≥6.55+0.12t1/2，其中Ni、Mn、Cu指的是元素的质量百分比，t以mm计。
3.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980MPa级钢板中，Ni+Cu＞7.25％，其中Ni、Cu指的是元素
4.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980MPa级钢板中的Mn、Cr、Mo的含量与钢板的厚度t满足：333Mn+216Cr+300Mo>4.45+1.1(t/50)+0.22(t/50)2，其中Mn、Cr、Mo指的是元素的质量百分比，t以mm计。
5.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980MPa级钢板的组分以质量百分比计包括：C：0.09％～0.14％，Si：0.02％～0.15％，Mn：0.85％～1.60％，P：≤0.005％，S：≤0.0015％，Cr：0.52％～1.15％，Mo：0.45％～0.70％，Ni：6.20％～7.15％，Cu：0.95％～2.15％，V：0.045％～0.11％，Nb：0.01％～0.03％，Al：0.018％～0.03％，Ti：0.008％～0.02％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，具有超低温韧性的980MPa级钢板的全截面的基体组织为回火马氏体组织+少量逆转变奥氏体，有效晶粒尺寸为1.65～2.25μm。
7.根据权利要求6所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，所述逆转变奥氏体的体积百分数为5.5％～18％，所述逆转变奥氏体的等效直径为6～20nm。
8.根据权利要求6所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板，其特征在于，所述逆转变奥氏体中的元素M(RA)含量具有如下特征：Ni(RA)＝1.5～2.4Ni，Mn(RA)＝1.5～3.0Mn，Cu(RA)＝1.8～3.0Cu，C(RA)>0.35％。
9.一种权利要求1至8任一项所述的具有超低温韧性的980MPa级钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述淬火包括一次淬火或者一次淬火+两相区淬火，一次淬火温度高于Ac3以上50～150℃。
...【技术特征摘要】
1.一种具有超低温韧性的980mpa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980mpa级钢板的组分以质量百分比计包括：c：0.09％～0.18％，si：0.02％～0.18％，mn：0.85％～1.85％，p：≤0.009％，s：≤0.003％，cr：0.50％～1.25％，mo：0.42％～0.75％，ni：6.15％～7.35％，cu：0.95％～2.55％，v：0.04％～0.12％，nb：0.008％～0.035％，al：0.018％～0.036％，ti：0.008％～0.022％，余量为fe及其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980mpa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980mpa级钢板中的ni、mn、cu的含量与钢板的厚度t还满足：100ni+67cu+50mn≥6.55+0.12t1/2，其中ni、mn、cu指的是元素的质量百分比，t以mm计。
3.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980mpa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980mpa级钢板中，ni+cu＞7.25％，其中ni、cu指的是元素的质量百分比。
4.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980mpa级钢板，其特征在于，所述具有超低温韧性的980mpa级钢板中的mn、cr、mo的含量与钢板的厚度t满足：333mn+216cr+300mo>4.45+1.1(t/50)+0.22(t/50)2，其中mn、cr、mo指的是元素的质量百分比，t以mm计。
5.根据权利要求1所述的具有超低温韧性的980mpa级钢板，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘涛，李健，师仲然，柴希阳，王天琪，李丽，罗小兵，柴锋，陈雪慧，梁丰瑞，周乃鹏，陈健，薛东妹，杨才福，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。