[发明专利]一种易焊接的超高强高韧钢材及其制备方法

说明书

本发明提供一种易焊接的超高强高韧钢材及其制备方法，所述钢材包括以下质量百分含量的化学成分：C：0.25～0.28％、Si：0.25～0.30％、Cr：0.90～1.10％、Mn：0.90～1.10％、Mo：0.45～0.60％、V：0.07～0.10％、Ca：0.0015～0.0050％、Cu：0.01～0.10％、Ni：0.01～0.20％、Al：0.01～0.03％、P＜0.01％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。所述制备方法包括：炼钢、铸造、连轧、非完全奥氏体化、回火。本发明提供的钢材具有超高强度，韧性好，且易焊接，可用于要求超高强度兼顾韧性的承力结构件、油气输送管道。

技术领域

本发明涉及冶金材料及其制备技术领域，特别涉及一种易焊接的超高强高韧钢材及其制备方法。

背景技术

随着对大型结构件安全性的日益重视，对结构用钢的综合性能要求越来越高，不仅要求其有超高强度和较好的塑性，而且要求其在服役条件下具有足够的韧性储备。对于可能在低温条件下服役的结构件，还对所用钢材的低温韧性提出更高要求，规定冲击温度由常温20℃修订为0℃。此外，大型结构件还需要焊接，要求钢材有较好的焊接性能。但是，强度与韧性、焊接性能相互制约，很难同时兼顾高强度、高韧性及易焊接。如何在不牺牲强度的条件下获得足够的韧性和易焊接性，并且具有较合理的生产成本，成为研制高性能结构钢的关键。

公开号为CN106636961A的专利公布了一种含Cu纳米强化相易焊接钢及制备方法，其含Cu量高达1.5-2.5wt％，含Ni量高达4-8wt％，导致原材料成本升高，Cu、Ni的高含量也使钢材的碳当量较高，对焊接性能不利。此外，该技术方案公开的抗拉强度为845-1162MPa，变化范围较大。

公开号为CN104451407A的专利公布了一种低碳热轧超高强高韧钢制备方法，通过调整合金元素含量和改进控轧控冷工艺，获得贝氏体、马氏体、残余奥氏体的复相组织，使钢材的韧性有了较大提高，-20℃冲击吸收功达到86.8-117.8J。但是，由于公开的制备工艺没有包含回火，钢材在温度较高的环境服役时，组织中含有的马氏体容易转变成铁素体，此外，该技术方案公开的延伸率只有13.8％-18.8％。

公开号为CN103060715A的专利公布了一种易焊接的超高强韧钢板的制造方法，其屈服强度能达到1200MPa，抗拉强度超过1500MPa，但是，延伸率在13％左右，-20℃冲击功不超过60J。

相比现有的技术方案，本发明的技术方案，通过控制碳当量使其易焊接和具有较好的韧性，降碳损失的强度则通过合金化和制备工艺弥补，使其强韧性匹配更佳且易焊接。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种易焊接的超高强高韧钢材及制备方法，利用BP神经网络算法优选化学成分范围，基于元素合理匹配的成分设计方案，通过非完全奥氏体化及两次回火，使低碳当量合金钢在保证超高强度的前提下，兼顾好的塑性、韧性、焊接性。

本发明的目的之一在于克服现有技术不足提供一种易焊接的超高强度兼顾高韧性钢材的成分设计方案。

本发明一种易焊接的超高强高韧钢材，所述钢材包括如下质量百分含量的化学成分：C含量范围为0.25～0.28％，Si含量范围为0.25～0.30％，Cr含量范围为0.90～1.10％，Mn含量范围为0.90～1.10％，Mo含量范围为0.45～0.60％，V含量范围为0.07～0.10％，Ca含量范围为0.0015～0.0050％，Cu含量范围为0.01～0.10％，Ni含量范围为0.01～0.20％，Al含量范围为0.01～0.03％，P＜0.01％，S＜0.005％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

本发明的化学成分范围由BP神经网络计算并根据试验结果确定，图1为BP神经网络结构示意图，为误差反向传播的多层前馈式网络，包括输入层、隐含层和输出层。