[发明专利]一种纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，特别涉及一种纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板及其制备方法。

背景技术

钢材是一种在航空、核能、舰船、石化等领域用途最广泛的材料；高强度高韧性是钢铁材料的主要发展方向；目前所遇到的主要问题是如何在提高其强度的同时能保持良好的韧性；目前，我国环境问题严重影响人们的健康和正常生活；通过提高钢铁材料的强度促进汽车轻量化，是降低能耗、减少污染降低碳排放的有效措施。另外，我国在南沙群岛、东海地域与周边国家的争议日趋激烈。其中，南沙群岛在地缘政治和军事安全上具有十分重要的战略地位，南沙群岛及其海域扼太平洋和印度洋的海上交通咽喉，地近马六甲等重要海峡，是从亚洲驶往印度洋、中东、欧洲的最近航路。在南海50多个可以住人的小岛或浅礁中，有一半多被越南占据，中国大陆仅实际控制8个，这种现状对中国今后海洋生存空间埋下了不安定因素。中国要在近年完成南海部署，争取有利国际环境，控制属于中华民族的领土，亟需重点建造一批大型船舰及其相关海洋工作平台，配合维护我国的海洋主权。因此，海洋用钢的研发是我国国防工业拟发展的重要方向之一。为了推动中国造船的持续发展，国家发改委曾提出要在2015年打造第一造船国。显然，随着我国制备制造业的蓬勃发展，对高品质钢板的需求将持续增加。

“新一代钢铁材料”或“超级钢”的核心理论和技术是实现钢材内部组织的超细化，将目前细晶钢的基体组织细化至微米数量级，使其强度显著提高。它的强化途径完全不同于传统的以合金元素添加为主要手法的强化途径，而是采用了尽量降低合金成分含量，使其碳当量维持在低碳钢的水平上，依靠晶粒超细化来提高强度。超级钢铁材料的研究计划采用了晶粒超微细化、成分合金化或不添加合金元素的途径，可以获得易于焊接的以铁素体为主相组织的钢材。这是在前一时期的理论突破基础上制定并开始实施的计划，对未来高品质特殊钢的发展具有指导意义。

为了保证满足高端装备制造需求和使用可靠性，为了能在现代生产条件下顺利地建造服役性能优良的大型舰船，需要结构钢具备各项良好的性能。(1)足够的强度：运输工具在工作状态下承受较大的静载荷和交变载荷，尤其在风浪等恶劣的海洋条件中，其承受的静载荷更大，交变载荷更为复杂。因此，必须保证结构件具有必要的强度。(2)良好的塑性：运输工具结构构件，要经过各种形式的弯曲、冲压才能成型。弯曲有冷矫、辊弯、模压、卷边、折边等冷作弯曲，又有热弯、热模压、水火弯板和火工矫形等热加工。为了保证钢材能够顺利地加工成型，并且在钢材拉伸变形情况下，不引起过大的加工硬化，而导致性能下降，甚至产生裂纹。钢材应具备充足的拉伸变形能力，即适应拉伸变形的塑性。成型后的钢材的塑性仍可保证钢板再变形时拉伸变形-具备良好的塑性。(3)良好的耐疲劳性能：运输工具诸如船舶等在海洋中随着波浪而沉浮，船体结构受着拉压交变负荷的作用。它将造成船体某一部位产生疲劳裂纹，疲劳裂纹又会成为脆性破坏的裂纹源。因此对造船用钢来说，又要求其必须具备好的耐低周疲劳性能，大量研究结果证明金属材料的疲劳性能与其强度成正比，因此，提高强度是改善其疲劳性能的有效措施。(4)良好的耐腐蚀性能：运输工具在潮湿环境，特别是江河湖海中，或者海上采油平台用高品质特殊钢长期处在海洋环境中，它们不可避免要受到大气、水和水生物的侵蚀，导致构件腐蚀减薄，甚至穿孔，降低了使用寿命，从而增加更新钢板的修理次数。因此，耐腐蚀性能也是一项很重要的要求。高强韧耐大气腐蚀钢是近年来国内外发展中的一个热点，而我国海岸线较长，沿海地区又多为经济发达地区，钢结构使用量大，海洋大气腐蚀成为突出问题，需要更多研究者从事高强韧、耐蚀性能更高的新型耐候钢的研发。