本發(fā)明屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板及其制備方法。

背景技術(shù)：
鋼材是一種在航空、核能、艦船、石化等領(lǐng)域用途最廣泛的材料；高強(qiáng)度高韌性是鋼鐵材料的主要發(fā)展方向；目前所遇到的主要問(wèn)題是如何在提高其強(qiáng)度的同時(shí)能保持良好的韌性；目前，我國(guó)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重影響人們的健康和正常生活；通過(guò)提高鋼鐵材料的強(qiáng)度促進(jìn)汽車輕量化，是降低能耗、減少污染降低碳排放的有效措施。另外，我國(guó)在南沙群島、東海地域與周邊國(guó)家的爭(zhēng)議日趨激烈。其中，南沙群島在地緣政治和軍事安全上具有十分重要的戰(zhàn)略地位，南沙群島及其海域扼太平洋和印度洋的海上交通咽喉，地近馬六甲等重要海峽，是從亞洲駛往印度洋、中東、歐洲的最近航路。在南海50多個(gè)可以住人的小島或淺礁中，有一半多被越南占據(jù)，中國(guó)大陸僅實(shí)際控制8個(gè)，這種現(xiàn)狀對(duì)中國(guó)今后海洋生存空間埋下了不安定因素。中國(guó)要在近年完成南海部署，爭(zhēng)取有利國(guó)際環(huán)境，控制屬于中華民族的領(lǐng)土，亟需重點(diǎn)建造一批大型船艦及其相關(guān)海洋工作平臺(tái)，配合維護(hù)我國(guó)的海洋主權(quán)。因此，海洋用鋼的研發(fā)是我國(guó)國(guó)防工業(yè)擬發(fā)展的重要方向之一。為了推動(dòng)中國(guó)造船的持續(xù)發(fā)展，國(guó)家發(fā)改委曾提出要在2015年打造第一造船國(guó)。顯然，隨著我國(guó)制備制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)高品質(zhì)鋼板的需求將持續(xù)增加?！靶乱淮撹F材料”或“超級(jí)鋼”的核心理論和技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鋼材內(nèi)部組織的超細(xì)化，將目前細(xì)晶鋼的基體組織細(xì)化至微米數(shù)量級(jí)，使其強(qiáng)度顯著提高。它的強(qiáng)化途徑完全不同于傳統(tǒng)的以合金元素添加為主要手法的強(qiáng)化途徑，而是采用了盡量降低合金成分含量，使其碳當(dāng)量維持在低碳鋼的水平上，依靠晶粒超細(xì)化來(lái)提高強(qiáng)度。超級(jí)鋼鐵材料的研究計(jì)劃采用了晶粒超微細(xì)化、成分合金化或不添加合金元素的途徑，可以獲得易于焊接的以鐵素體為主相組織的鋼材。這是在前一時(shí)期的理論突破基礎(chǔ)上制定并開始實(shí)施的計(jì)劃，對(duì)未來(lái)高品質(zhì)特殊鋼的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。為了保證滿足高端裝備制造需求和使用可靠性，為了能在現(xiàn)代生產(chǎn)條件下順利地建造服役性能優(yōu)良的大型艦船，需要結(jié)構(gòu)鋼具備各項(xiàng)良好的性能。(1)足夠的強(qiáng)度：運(yùn)輸工具在工作狀態(tài)下承受較大的靜載荷和交變載荷，尤其在風(fēng)浪等惡劣的海洋條件中，其承受的靜載荷更大，交變載荷更為復(fù)雜。因此，必須保證結(jié)構(gòu)件具有必要的強(qiáng)度。(2)良好的塑性：運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)構(gòu)件，要經(jīng)過(guò)各種形式的彎曲、沖壓才能成型。彎曲有冷矯、輥彎、模壓、卷邊、折邊等冷作彎曲，又有熱彎、熱模壓、水火彎板和火工矯形等熱加工。為了保證鋼材能夠順利地加工成型，并且在鋼材拉伸變形情況下，不引起過(guò)大的加工硬化，而導(dǎo)致性能下降，甚至產(chǎn)生裂紋。鋼材應(yīng)具備充足的拉伸變形能力，即適應(yīng)拉伸變形的塑性。成型后的鋼材的塑性仍可保證鋼板再變形時(shí)拉伸變形-具備良好的塑性。(3)良好的耐疲勞性能：運(yùn)輸工具諸如船舶等在海洋中隨著波浪而沉浮，船體結(jié)構(gòu)受著拉壓交變負(fù)荷的作用。它將造成船體某一部位產(chǎn)生疲勞裂紋，疲勞裂紋又會(huì)成為脆性破壞的裂紋源。因此對(duì)造船用鋼來(lái)說(shuō)，又要求其必須具備好的耐低周疲勞性能，大量研究結(jié)果證明金屬材料的疲勞性能與其強(qiáng)度成正比，因此，提高強(qiáng)度是改善其疲勞性能的有效措施。(4)良好的耐腐蝕性能：運(yùn)輸工具在潮濕環(huán)境，特別是江河湖海中，或者海上采油平臺(tái)用高品質(zhì)特殊鋼長(zhǎng)期處在海洋環(huán)境中，它們不可避免要受到大氣、水和水生物的侵蝕，導(dǎo)致構(gòu)件腐蝕減薄，甚至穿孔，降低了使用壽命，從而增加更新鋼板的修理次數(shù)。因此，耐腐蝕性能也是一項(xiàng)很重要的要求。高強(qiáng)韌耐大氣腐蝕鋼是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展中的一個(gè)熱點(diǎn)，而我國(guó)海岸線較長(zhǎng)，沿海地區(qū)又多為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)使用量大，海洋大氣腐蝕成為突出問(wèn)題，需要更多研究者從事高強(qiáng)韌、耐蝕性能更高的新型耐候鋼的研發(fā)。在工程應(yīng)用上，為了強(qiáng)化材料采用細(xì)化晶粒法，利用大量存在的晶界在限制或釘軋位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來(lái)提高材料的強(qiáng)度，其原理可由Hall-Petch關(guān)系(σ＝σ0+kd-1/2)來(lái)描述。晶粒細(xì)化使單位體積中總的晶界面積增大，獲得較高的強(qiáng)度，大多數(shù)金屬材料的屈服強(qiáng)度和硬度值隨晶粒尺寸的減小表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)；普通粗晶體鋼(晶粒尺寸約為100μm)在室溫下拉伸的屈服強(qiáng)度(σy)僅為90MPa，超細(xì)晶微合金鋼(晶粒尺寸約為6μm)在室溫下拉伸，其屈服強(qiáng)度σy～310MPa。另外，材料的強(qiáng)化方式包括沉淀析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化(置換強(qiáng)化和間隙強(qiáng)化)、位錯(cuò)及亞晶強(qiáng)化等。對(duì)材料強(qiáng)度的影響可以用修正的Hall-Petch公式表示：σy＝σ0+σss+σint+σp+σtr+σdis+Kyd-1/2；式中σ0晶格摩擦力(阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的力和晶格阻力)；σss置換強(qiáng)化增量；σim間隙強(qiáng)化增量；σp析出強(qiáng)化增量；σtr相變強(qiáng)化增量；σdis位錯(cuò)及亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化增量；Ky晶界強(qiáng)化因子；d晶粒直徑。其中，析出物導(dǎo)致的強(qiáng)度增量可以用著名的Orowan機(jī)制估算：σp＝0.8MGb/λ，其中M為Taylor因子，G為剪切模量，b伯格氏矢量，λ為相鄰析出物間距；可見析出相密度提高及尺寸減小都有利于提高析出強(qiáng)化效果。鞍鋼所制備的新型TRIP590(Fe-1.4Mn-0.3Si-0.03Al-0.07C)鋼在汽車工業(yè)得到應(yīng)用，其晶粒尺寸約為20μm，在室溫拉伸時(shí)，其屈服強(qiáng)度為450MPa，抗拉強(qiáng)度為860MPa(鞍鋼新型TRIP590和TRIP780的研制，第七屆中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集，卷4，137-140(2009))；雖然該方法所制備的材料具有較高的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度，但是其拉伸率較低，僅為27％。賈書君等人所制備的Fe-1.45Mn-1.22Si-0.03Al-0.12Ni-0.12CTRIP590鋼，平均晶粒尺寸約為5.7μm，其屈服強(qiáng)度為430MPa，抗拉強(qiáng)度約600MPa，拉伸率23％(兩相區(qū)退火溫度對(duì)TRIP590鋼組織和性能的影響，材料熱處理學(xué)報(bào)，卷34，110-114(2013))；其屈服強(qiáng)度與本發(fā)明相近，但抗拉強(qiáng)度及塑性較低，對(duì)高強(qiáng)度及高韌性要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域還不能滿足要求，而且其較高的Si含量，容易造成工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的表面缺陷，使后續(xù)鍍鋅工序出現(xiàn)困難。雖然，針對(duì)上述問(wèn)題，申勇峰等人采用淬火-配分熱處理工藝使TRIP590鋼的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1000MPa，延伸率高達(dá)50％(Y.F.Shen，L.N.Qiu，X.Sun，L.Zuo，P.K.Liaw，D.Raabe，Effectsofretainedaustenitevolumefraction，morphology，andcarboncontentonstrengthandductilityofnanostructuredTRIP-assistedsteels，Mater.Sci.Eng.A，Vol.636，551-564(2015))，韓國(guó)Huh等人所制備的TRIP590鋼(J.Y.Huh，H.Huh，C.S.Lee，Effectofstrainrateonplasticanisotropyofadvancedhighstrengthsteelsheets，JInt.Plast.，Vol.44，23-46(2013))，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到850MPa，但是仍然與海洋用鋼所需的超高強(qiáng)度值有較大差距，而且塑性也比較低，拉伸率僅為20％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有TRIP鋼材料的綜合性能存在的上述不足，本發(fā)明提供一種納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板及其制備方法。該方法通過(guò)快速加熱以及控制貝氏體等溫轉(zhuǎn)變溫度和保溫時(shí)間，獲得棒狀納米尺度Cu析出相、亞微米尺度的條形奧氏體，在變形過(guò)程中對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)具有阻礙作用，奧氏體組織逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相的過(guò)程，在強(qiáng)化金屬的同時(shí)提高了韌性。本發(fā)明的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，成分按重量百分比為：C：0.56±0.03％，Cu：0.5±0.1％，Mn：1.5±0.2％，Al：1.5±0.1％，Si：0.5±0.1％，Mo：0.2±0.02％，Ti：0.1±0.02％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)，鋼板厚度為1.5～3.0mm。本發(fā)明的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其抗拉強(qiáng)度為1700～1850MPa，屈服強(qiáng)度為650～730MPa，拉伸率為32～38％。本發(fā)明的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其微觀結(jié)構(gòu)由等軸的鐵素體晶粒組成，晶粒的粒徑在1～12μm，鐵素體晶界區(qū)域中的條形奧氏體占晶?？偯娣e的20～30％，條形奧氏體的寬度為100～300nm，長(zhǎng)度為2～10μm；納米級(jí)棒狀Cu析出物的長(zhǎng)度為30～100nm，寬度為10～50nm，彌散分布于條形奧氏體中。本發(fā)明的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的制備方法，包括以下步驟：步驟1，鑄錠：按鋼板的成分配比，在惰性氣體或氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下，冶煉并澆注成鑄錠；步驟2，熱軋：(1)將鑄錠，加熱至1150～1230℃保溫2～3h；(2)將保溫后的鑄錠，進(jìn)行熱軋，開軋溫度為1150～1250℃，終軋溫度為950～1050℃，熱軋總壓下量為60～90％；(3)將熱軋后的鋼板，以40～60℃/s的速度冷卻至750～850℃，保溫0.5～1h，再水冷至常溫，獲得熱軋鋼板；步驟3，溫軋：將熱軋鋼板，進(jìn)行6～10道次溫軋，每道次溫軋前，進(jìn)行退火處理，直至溫軋總壓下量為60～75％，空冷至室溫，獲得溫軋鋼板；其中，退火溫度為720～780℃，退火時(shí)間為30min；步驟4，熱處理(配分-微合金元素重新分配)：(1)將溫軋鋼板，以100～200℃/s的速率加熱至800～850℃，保溫120～180s；(2)然后，以80～100℃/s的速率快速冷卻至380～420℃，保溫4～6min，得到納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板。所述的步驟1中，冶煉選用的原料為金屬鐵、金屬錳、金屬鋁、金屬硅、金屬銅、金屬鉬、金屬鈦。所述的步驟1中，冶煉溫度為1620～1680℃。所述的步驟1中，惰性氣體或氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)是指：將冶煉設(shè)備，抽真空至真空度≤100Pa，通入惰性氣體或氮?dú)庵脸?，然后進(jìn)行冶煉；所述的惰性氣體為氬氣。所述的步驟2(3)中，進(jìn)行4～10道次熱軋。所述的步驟3中，采用保溫爐進(jìn)行退火處理。所述的步驟4，采用的設(shè)備為電極式鹽浴爐。所述的步驟4(1)中，加熱介質(zhì)為NaCl。所述的步驟4(2)中，加熱介質(zhì)為KNO3和NaNO2，KNO3和NaNO2的質(zhì)量比為55∶45。銅可提高低合金鋼的耐大氣腐蝕能力。在不銹鋼中，銅可提高對(duì)還原酸的耐腐蝕性，并使鋼具有良好的深沖性，銅還具有沉淀硬化作用。鋼材在腐蝕過(guò)程中，銅起著活化陰極的作用，促使陽(yáng)極鈍化從而減緩腐蝕。另外，銅可在鋼的腐蝕層與銅的富集層之間形成緊密的薄氧化銅中間層，形成雙層結(jié)構(gòu)的銹層，緊貼鋼基體的內(nèi)層，可減緩腐蝕介質(zhì)腐蝕鋼板內(nèi)部。本發(fā)明的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，經(jīng)過(guò)不同工藝熱處理得到不同的組織形態(tài)。采用透射電鏡對(duì)含銅TRIP鋼配分熱處理后的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在配分過(guò)程中析出彌散分布的納米尺度棒狀Cu析出及亞微米奧氏體板條，并且隨著配分溫度的升高，納米尺度棒狀Cu析出物增多；合理控制配分溫度和保溫時(shí)間，以獲得納米尺度棒狀Cu析出物及穩(wěn)定的亞微米尺度的細(xì)小奧氏體組織；組織中的Si推遲碳化物的形成，使奧氏體中碳含量增加，固溶于奧氏體中能夠提高鋼的強(qiáng)度和硬度；C、Mn、Al能夠抑制奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，起到穩(wěn)定奧氏體的作用；Cu在內(nèi)銹層富集成小顆粒，促進(jìn)致密阻擋層的形成，阻止基體進(jìn)一步腐蝕。所得到的棒狀納米尺度Cu析出相、亞微米尺度的條形奧氏體，在變形過(guò)程中對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)具有方向選擇性阻礙作用，同時(shí)奧氏體組織逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相的過(guò)程，在強(qiáng)化金屬的同時(shí)提高了韌性。本發(fā)明的原理是：快速加熱、快速冷卻條件下，使鋼板獲得納米尺度棒狀Cu析出物及亞微米尺度的細(xì)小奧氏體板條，同時(shí)獲得細(xì)小鐵素體晶粒；合理控制冷軋鋼板的貝氏體等溫轉(zhuǎn)變溫度和保溫時(shí)間，以獲得穩(wěn)定的殘余奧氏體組織并防止?jié)B碳體在等溫轉(zhuǎn)變過(guò)程中析出，使鋼板中形成的奧氏體組織可保留至室溫；組織中的Si推遲碳化物的形成，使奧氏體中碳含量增加，易保留至室溫，固溶于奧氏體中能夠提高鋼的強(qiáng)度和硬度；C、Mn、Al能夠抑制奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，起到穩(wěn)定奧氏體的作用；所得到的納米尺度棒狀Cu析出物彌散分布于亞微米尺度的條形奧氏體中，在變形過(guò)程中亞微米尺度的條形奧氏體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，析出物及相變形成的板條馬氏體對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)具有極強(qiáng)的阻礙作用，使金屬得到強(qiáng)化；同時(shí)亞微米尺度的條形奧氏體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過(guò)程使韌性提高，本發(fā)明的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的Cu有助于銅提高鋼的耐大氣腐蝕能力，提高對(duì)還原酸的耐腐蝕性，并使鋼具有良好的深沖性。本發(fā)明的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.通過(guò)熔煉、連續(xù)軋制并結(jié)合快速加熱、快速冷卻技術(shù)，設(shè)定合理的工藝過(guò)程和工藝參數(shù)制備出具有納米尺度棒狀Cu析出物、亞微米奧氏體板條結(jié)構(gòu)和細(xì)小鐵素體晶粒的鋼材料，具有非常高的強(qiáng)度和塑性，顯著高于用傳統(tǒng)方法制備的相似化學(xué)成分、晶粒尺寸的鋼樣品；2.由于高強(qiáng)韌鋼板具有納米尺度棒狀Cu析出物及亞微米級(jí)的條形奧氏體結(jié)構(gòu)，該復(fù)合結(jié)構(gòu)在變形過(guò)程中對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)具有很強(qiáng)的阻礙作用，亞微米級(jí)條形奧氏體組織逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，通過(guò)相變誘發(fā)強(qiáng)塑性，并且使硬化相增多，使得該材料具有非常高的抗拉強(qiáng)度、良好的塑性及優(yōu)越的耐磨性能，鋼中的Cu有助于提高耐腐蝕能力，這種高強(qiáng)韌的鋼板對(duì)于海洋大型船舶、工程平臺(tái)需求、新一代輕量化汽車等新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要價(jià)值；3.本發(fā)明的制備方法只需對(duì)現(xiàn)有的工藝條件進(jìn)行簡(jiǎn)單改進(jìn)，對(duì)于化學(xué)成分適當(dāng)調(diào)整，添加少量Cu，控制熱處理及冷卻等參數(shù)即可獲得這種高強(qiáng)耐腐蝕鋼板。附圖說(shuō)明圖1本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的掃描電子顯微照片圖；其中，A為奧氏體，B為馬氏體，C為鐵素體；圖2本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的低倍透射電子顯微照片圖；其中，A為奧氏體，B為馬氏體，C為鐵素體，D為銅析出；圖3本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的高倍透射電子顯微照片圖；其中，A為奧氏體，E為納米孿晶，D為銅析出；圖4本發(fā)明實(shí)施例制備的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線圖；其中，1-對(duì)應(yīng)實(shí)施例1，2-對(duì)應(yīng)實(shí)施例2，3-對(duì)應(yīng)實(shí)施例3，4為對(duì)比例中的產(chǎn)品。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例中選用的金屬鐵按重量百分比含C0.002～0.008％，Mn0.1～0.2％，Al0.05～0.08％，Si0.03～0.06％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。以下實(shí)施例中選用的金屬錳按重量百分比含C0.07～0.09％，F(xiàn)e1.1～2.2％，Si0.03～0.04％，余量為Mn和不可避免雜質(zhì)。以下實(shí)施例中選用的金屬鋁按重量百分比含F(xiàn)e0.1～0.2％，Si0.02～0.05％，Mn0.001～0.002％，余量為Al和不可避免雜質(zhì)。以下實(shí)施例中選用的金屬硅按重量百分比含F(xiàn)e0.1～0.3％，Al0.1～0.3％，余量為Si和不可避免雜質(zhì)。以下實(shí)施例中選用的金屬銅按重量百分比含F(xiàn)e0.01～0.03％，Ni0.01～0.02％，余量為Cu和不可避免雜質(zhì)。以下實(shí)施例中選用的金屬鉬按重量百分比含F(xiàn)e0.02～0.03％，Co0.03～0.05％，余量為Mo和不可避免雜質(zhì)。以下實(shí)施例中選用的金屬鈦按重量百分比含F(xiàn)e0.03～0.05％，Si0.02％，Mn0.01％，余量為Ti和不可避免雜質(zhì)。以下實(shí)施例中的快速冷卻采用的裝置為東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的超快速冷卻裝置。以下實(shí)施例中在惰性氣體或氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下冶煉，是指將冶煉設(shè)備抽真空至真空度≤100Pa，然后通入惰性氣體或氮?dú)庵脸海缓筮M(jìn)行冶煉；惰性氣體選用氬氣。以下實(shí)施例中冶煉采用的設(shè)備為真空感應(yīng)爐。以下實(shí)施例中步驟3中采用的冷軋?jiān)O(shè)備為Φ450型雙輥單向異步軋機(jī)。以下實(shí)施例中步驟4中鋼板的快速加熱和保溫采用的加熱設(shè)備為電極式鹽浴爐；其中加熱至800～850℃保溫時(shí)采用的加熱介為NaCl，降溫到380～420℃保溫時(shí)采用的加熱介質(zhì)為KNO3和NaNO2，KNO3和NaNO2的質(zhì)量比為55∶45。以下實(shí)施例中測(cè)試薄鋼板力學(xué)性能采用的設(shè)備為AG-Xplus100kN型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。實(shí)施例1納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，成分按重量百分比為：C：0.56％，Mn：1.5％，Al：1.5％，Si：0.5％，Cu：0.5％，Mo：0.2％，Ti：0.1％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；鋼板厚度為1.5mm。納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的制備方法，包括以下步驟：步驟1，鑄錠：按鋼板的成分配比，選用金屬鐵、金屬錳、金屬鋁、金屬硅、金屬銅、金屬鉬、金屬鈦為原料；在氮?dú)鈿夥障拢?620℃冶煉，澆注成鑄錠；步驟2，熱軋：(1)將鑄錠，加熱至1200℃保溫2h；(2)將保溫后的鑄錠，進(jìn)行4道次熱軋，開軋溫度為1080℃，終軋溫度為1030℃，總壓下量為60％；(3)將熱軋后的鋼板，以50℃/s的速度冷卻至800℃，保溫0.5h，再水冷至常溫，獲得熱軋鋼板；步驟3，溫軋：將熱軋鋼板，進(jìn)行8道次溫軋，每道次溫軋前，進(jìn)行退火處理，直至溫軋總壓下量為75％，空冷至室溫，獲得厚度為1.5mm溫軋鋼板；其中，退火溫度為750℃，退火時(shí)間為30min；步驟4，熱處理：(1)將溫軋鋼板，以120℃/s的速率加熱至820℃，保溫180s；(2)然后，以90℃/s的速率超快速冷卻至400℃，保溫5min，得到納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板。本實(shí)施例制備的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其抗拉強(qiáng)度為1850MPa，屈服強(qiáng)度為700MPa，拉伸率為37％；其微觀結(jié)構(gòu)由等軸的鐵素體晶粒組成，晶粒的粒徑在1～5μm，晶粒相鄰區(qū)域中的條形奧氏體占晶?？偯娣e的30％，條形奧氏體的平均寬度為100nm，長(zhǎng)度2～3μm；在條形奧氏體中有大量彌散分布的納米棒狀Cu析出，平均寬度為20nm，長(zhǎng)度50nm；本實(shí)施例的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其微觀結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微照片如圖1所示；投射電子顯微照片如圖2、圖3所示，圖3揭示亞微米級(jí)條形奧氏體中的納米尺度棒狀Cu析出物的形貌及分布；拉伸變形的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線如圖4曲線1所示；本實(shí)施例的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，屈服強(qiáng)度是普通粗晶體微合金鋼(晶粒尺寸約100μm)的7倍，比超細(xì)微合金鋼(晶粒尺寸約6μm)的屈服強(qiáng)度高～400MPa，比新型TRIP590鋼的屈服強(qiáng)度高～250MPa，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)均優(yōu)于經(jīng)過(guò)同樣工藝熱處理的TRIP590鋼(不含Cu)的性能，TRIP590鋼的拉伸變形的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線如圖4中的曲線4所示。實(shí)施例2納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，成分按重量百分比為：C：0.53％，Mn：1.3％，Al：1.4％，Si：0.4％，Cu：0.4％，Mo：0.18％，Ti：0.08％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；鋼板厚度為1.5mm。納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的制備方法，包括以下步驟：步驟1，鑄錠：按鋼板的成分配比，選用金屬鐵、金屬錳、金屬鋁、金屬硅、金屬銅、金屬鉬、金屬鈦為原料；在氮?dú)鈿夥障拢?640℃冶煉，澆注成鑄錠；步驟2，熱軋：(1)將鑄錠，加熱至1250℃保溫2h；(2)將保溫后的鑄錠，進(jìn)行6道次熱軋，開軋溫度為1250℃，終軋溫度為1050℃，總壓下量為70％；(3)將熱軋后的鋼板，以40℃/s的速度冷卻至750℃，保溫1h，再水冷至常溫，獲得熱軋鋼板；步驟3，溫軋：將熱軋鋼板，進(jìn)行6道次溫軋，每道次溫軋前，進(jìn)行退火處理，直至溫軋總壓下量為60％，空冷至室溫，獲得厚度為1.5mm溫軋鋼板；其中，退火溫度為720℃，退火時(shí)間為30min；步驟4，熱處理：(1)將溫軋鋼板，以100℃/s的速率加熱至800℃，保溫180s；(2)然后，以80℃/s的速率超快速冷卻至380℃，保溫6min，得到納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板。本實(shí)施例制備的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其抗拉強(qiáng)度為1848MPa，屈服強(qiáng)度為710MPa，拉伸率為35％；其微觀結(jié)構(gòu)由等軸的鐵素體晶粒組成，晶粒的粒徑在1～5μm，晶粒相鄰區(qū)域中的條形奧氏體占晶?？偯娣e的20％，條形奧氏體的平均寬度為150nm，長(zhǎng)度5～8μm；在條形奧氏體中有大量彌散分布的納米棒狀Cu析出，平均寬度為15nm，長(zhǎng)度40nm。實(shí)施例3納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，成分按重量百分比為：C：0.56％，Mn：1.7％，Al：1.6％，Si：0.6％，Cu：0.6％，Mo：0.22％，Ti：0.12％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；鋼板厚度為3.0mm。納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的制備方法，包括以下步驟：步驟1，鑄錠：按鋼板的成分配比，選用金屬鐵、金屬錳、金屬鋁、金屬硅、金屬銅、金屬鉬、金屬鈦為原料；在氮?dú)鈿夥障?，?660℃冶煉，澆注成鑄錠；步驟2，熱軋：(1)將鑄錠，加熱至1150℃保溫3h；(2)將保溫后的鑄錠，進(jìn)行10道次熱軋，開軋溫度為1150℃，終軋溫度為950℃，總壓下量為90％；(3)將熱軋后的鋼板，以60℃/s的速度冷卻至850℃，保溫0.5h，再水冷至常溫，獲得熱軋鋼板；步驟3，溫軋：將熱軋鋼板，進(jìn)行10道次溫軋，每道次溫軋前，進(jìn)行退火處理，直至溫軋總壓下量為75％，空冷至室溫，獲得厚度為3.0mm溫軋鋼板；其中，退火溫度為780℃，退火時(shí)間為30min；步驟4，熱處理：(1)將溫軋鋼板，以200℃/s的速率加熱至850℃，保溫120s；(2)然后，以100℃/s的速率超快速冷卻至420℃，保溫4min，得到納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板。本實(shí)施例制備的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其抗拉強(qiáng)度為1756MPa，屈服強(qiáng)度為680MPa，拉伸率為32％；其微觀結(jié)構(gòu)由等軸的鐵素體晶粒組成，晶粒的粒徑在1～5μm，晶粒相鄰區(qū)域中的條形奧氏體占晶?？偯娣e的30％，條形奧氏體的平均寬度為300nm，長(zhǎng)度2～6μm；在條形奧氏體中有大量彌散分布的納米棒狀Cu析出，平均寬度為40nm，長(zhǎng)度58nm。實(shí)施例4納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，成分按重量百分比為：C：0.59％，Mn：1.6％，Al：1.4％，Si：0.6％，Cu：0.6％，Mo：0.2％，Ti：0.1％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；鋼板厚度為2.0mm。納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的制備方法，包括以下步驟：步驟1，鑄錠：按鋼板的成分配比，選用金屬鐵、金屬錳、金屬鋁、金屬硅、金屬銅、金屬鉬、金屬鈦為原料；在氬氣氣氛下，在1680℃冶煉，澆注成鑄錠；步驟2，熱軋：(1)將鑄錠，加熱至1150℃保溫1h；(2)將保溫后的鑄錠，進(jìn)行8道次熱軋，開軋溫度為1150℃，終軋溫度為1000℃，總壓下量為80％；(3)將熱軋后的鋼板，以60℃/s的速度冷卻至800℃，保溫0.8h，再水冷至常溫，獲得熱軋鋼板；步驟3，溫軋：將熱軋鋼板，進(jìn)行7道次溫軋，每道次溫軋前，進(jìn)行退火處理，直至溫軋總壓下量為65％，空冷至室溫，獲得厚度為2mm的溫軋鋼板；其中，退火溫度為750℃，退火時(shí)間為30min；步驟4，熱處理：(1)將溫軋鋼板，以100℃/s的速率加熱至820℃，保溫180s；(2)然后，以100℃/s的速率冷卻至420℃，保溫5min，得到納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板。本實(shí)施例的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其抗拉強(qiáng)度為1800MPa，屈服強(qiáng)度為730MPa，拉伸率為32％；其微觀結(jié)構(gòu)由等軸的鐵素體晶粒組成，晶粒的粒徑在2～10μm，晶粒相鄰區(qū)域中的條形奧氏體占總面積的25％，條形奧氏體的平均寬度為150nm，長(zhǎng)度3～5μm；在條形奧氏體中有大量彌散分布的納米棒狀Cu析出，平均寬度為30nm，長(zhǎng)度80nm；其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線如圖4曲線2所示；平均晶粒尺寸約為5.7μm的Fe-1.45Mn-1.22Si-0.03Al-0.12Ni-0.12CTRIP590鋼，其屈服強(qiáng)度為430MPa，抗拉強(qiáng)度約600MPa，拉伸率23％；與本實(shí)施例鋼板成分相近，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及塑性較低，對(duì)高強(qiáng)度及高韌性要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域還不能滿足要求，而且其較高的Si含量，容易造成工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的表面缺陷，導(dǎo)致后續(xù)鍍鋅工序出現(xiàn)困難。實(shí)施例5納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，成分按重量百分比為：C：0.53％，Mn：1.4％，Al：1.6％，Si：0.4％，Cu：0.4％，Mo：0.2％，Ti：0.1％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；鋼板厚度為3mm。納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板的制備方法，包括以下步驟：步驟1，鑄錠：按鋼板的成分配比，選用金屬鐵、金屬錳、金屬鋁、金屬硅、金屬銅、金屬鉬、金屬鈦為原料；在氮?dú)鈿夥障?，?250℃冶煉，澆注成鑄錠；步驟2，熱軋：(1)將鑄錠，加熱至1150℃保溫1h；(2)將保溫后的鑄錠，進(jìn)行5道次熱軋，開軋溫度為1150℃，終軋溫度為1050℃，總壓下量為60％；(3)將熱軋后的鋼板，以60℃/s的速度冷卻至850℃，保溫1h，再水冷至常溫，獲得熱軋鋼板；步驟3，溫軋：將熱軋鋼板，進(jìn)行6道次溫軋，每道次溫軋前，進(jìn)行退火處理，直至溫軋總壓下量為60％，空冷至室溫，獲得溫軋鋼板；其中，退火溫度為750℃，退火時(shí)間為30min；步驟4，熱處理：(1)將溫軋鋼板，以100℃/s的速率加熱至820℃，保溫180s；(2)然后，以100℃/s的速率冷卻至380℃，保溫5min，得到納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板。本實(shí)施例的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，其抗拉強(qiáng)度為1760MPa，屈服強(qiáng)度為650MPa，拉伸率為38％；其微觀結(jié)構(gòu)由等軸的鐵素體晶粒組成，晶粒的粒徑在5～12μm，晶粒相鄰區(qū)域中的條形奧氏體占總面積的20％，條形奧氏體的平均寬度為200nm，長(zhǎng)度5～10μm；在條形奧氏體中有大量彌散分布的納米棒狀Cu析出，平均寬度為50nm，長(zhǎng)度100nm；其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線如圖4曲線3所示。韓國(guó)的TRIP590鋼抗拉強(qiáng)度850MPa，塑性比較低，拉伸率僅為20％；本實(shí)施例的納米級(jí)棒狀銅析出相強(qiáng)韌化海洋用鋼板，在對(duì)強(qiáng)度、塑性及能量吸收能力要求較高的領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢(shì)。