[发明专利]一种海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢及制备方法

权利要求书

1.一种海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢，其特征是合金化学成分质量百分比为：C：0.06~0.09%，Si：0~0.1%，Mn：0~0.15%，Ni：9.0~11.0%，Cr：1.5~2.0%，Mo：0.8~1.0%，V：0.03~0.04%，Ti：0.006~0.010%，Al：0.06~0.08%，Nb：0.06~0.08%，Co：7.0~8.0%；

所述的一种海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢的制备方法，在含O浓度为 5~100 PPm的钢熔体中通过喂丝加搅拌的方法喂入φ0.5~3mm的 Al-（1.5～30）wt.％Ti复合铰丝，然后冷却速度大于 500 K/min凝固；在凝固过程中，高于基体合金熔点的 Al2O3和Ti3O5 析出相首先析出，利用强对流将纳米级晶核迅速带离其所产生的区域，破坏其微量元素浓度梯度，使其达不到长大所需的动力学及热力学条件，并控制熔体的流场、浓度场及力场，在熔炼后的材料中产生大量弥散分布的原位纳米相 Al2O3和Ti3O5 ，起到第二相强化作用，提高钢材强度，同时，还能作为异质形核核心，细化夹杂，减小晶粒尺寸，起到细晶强化效果。

2.根据权利要求1所述的一种海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢的制备方法，其特征在于，在含O浓度为 5~100 PPm的钢熔体中通过喂丝加搅拌的方法喂入φ0.5~3mm的Al-（1.5～30）wt.％Ti复合铰丝，然后冷却速度大于 500 K/min凝固；在凝固过程中，高于基体合金熔点的 Al2O3和Ti3O5 析出相首先析出，利用强对流将纳米级晶核迅速带离其所产生的区域，破坏其微量元素浓度梯度，使其达不到长大所需的动力学及热力学条件，并控制熔体的流场、浓度场及力场，在熔炼后的材料中产生大量弥散分布的原位纳米相 Al2O3和Ti3O5 ；通过后续控轧控冷工艺和热处理工艺进一步提升钢的性能。

3.一种权利要求1或2所述的海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢的制备方法，其特征在于，具体工艺过程为：

（1）利用真空熔炼加热方式，将钢合金加热熔化；

（2）钢全部熔化后，再过热 50~100 ℃，待液面稳定后，经测量钢液中氧含量达 5~100PPm 后，炉内通入氩气，加入φ0.5~3mm的 Al-Ti 复合铰丝；

（3）在压力为0.01~0.5MPa 氩气保护下，进行合金熔炼，待 Al-Ti 复合铰丝熔化，保温1~5min 后浇注；

（4）在压力为0.01~0.5MPa 氩气保护下用下浇注，在浇注过程中金属液流动的线速度不低于 1.7m/s ；

（5）控制凝固过程中的冷却速度不低于 500℃ /min ；

（6）金属完全凝固后，得到铸坯；

（7）后续进行控轧控冷，经多道次轧制，总道次压下量为70%~90% ，终轧后放入炉中炉冷至室温，得到板坯；

（8）水淬回火后空冷得到所述钢板；钢的屈服强度≥1200MPa，延伸率≥15%。

4.如权利要求3所述的海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤（7）所述控轧控冷工艺为，在1200℃~1250℃保温 2h，经多道次轧制，初轧及终轧温度区间分别为 1150℃~1200℃ 和 850℃~900℃。

5.如权利要求3所述的海洋工程用原位纳米颗粒增强超高强度钢的制备方法，其特征在于，步骤（8）所述水淬温度为：840℃~860℃，回火温度为500℃~550℃。