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与流程

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。在工程应用上，为了强化材料采用细化晶粒法，利用大量存在的晶界在限制或钉轧位错运动来提高材料的强度，其原理可由Hall-Petch关系(σ＝σ0+kd-1/2)来描述。晶粒细化使单位体积中总的晶界面积增大，获得较高的强度，大多数金属材料的屈服强度和硬度值随晶粒尺寸的减小表现出增加的趋势；普通粗晶体钢(晶粒尺寸约为100μm)在室温下拉伸的屈服强度(σy)仅为90MPa，超细晶微合金钢(晶粒尺寸约为6μm)在室温下拉伸，其屈服强度σy～310MPa。另外，材料的强化方式包括沉淀析出强化、细晶强化、相变强化、固溶强化(置换强化和间隙强化)、位错及亚晶强化等。对材料强度的影响可以用修正的Hall-Petch公式表示：σy＝σ0+σss+σint+σp+σtr+σdis+Kyd-1/2；式中σ0晶格摩擦力(阻碍位错运动的力和晶格阻力)；σss置换强化增量；σim间隙强化增量；σp析出强化增量；σtr相变强化增量；σdis位错及亚结构强化增量；Ky晶界强化因子；d晶粒直径。其中，析出物导致的强度增量可以用著名的Orowan机制估算：σp＝0.8MGb/λ，其中M为Taylor因子，G为剪切模量，b伯格氏矢量，λ为相邻析出物间距；可见析出相密度提高及尺寸减小都有利于提高析出强化效果。鞍钢所制备的新型TRIP590(Fe-1.4Mn-0.3Si-0.03Al-0.07C)钢在汽车工业得到应用，其晶粒尺寸约为20μm，在室温拉伸时，其屈服强度为450MPa，抗拉强度为860MPa(鞍钢新型TRIP590和TRIP780的研制，第七届中国钢铁年会论文集，卷4，137-140(2009))；虽然该方法所制备的材料具有较高的屈服强度及抗拉强度，但是其拉伸率较低，仅为27％。贾书君等人所制备的Fe-1.45Mn-1.22Si-0.03Al-0.12Ni-0.12CTRIP590钢，平均晶粒尺寸约为5.7μm，其屈服强度为430MPa，抗拉强度约600MPa，拉伸率23％(两相区退火温度对TRIP590钢组织和性能的影响，材料热处理学报，卷34，110-114(2013))；其屈服强度与本发明相近，但抗拉强度及塑性较低，对高强度及高韧性要求较高的应用领域还不能满足要求，而且其较高的Si含量，容易造成工业生产过程中的表面缺陷，使后续镀锌工序出现困难。虽然，针对上述问题，申勇峰等人采用淬火-配分热处理工艺使TRIP590钢的抗拉强度达到1000MPa，延伸率高达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))，韩国Huh等人所制备的TRIP590钢(J.Y.Huh，H.Huh，C.S.Lee，Effectofstrainrateonplasticanisotropyofadvancedhighstrengthsteelsheets，JInt.Plast.，Vol.44，23-46(2013))，抗拉强度可达到850MPa，但是仍然与海洋用钢所需的超高强度值有较大差距，而且塑性也比较低，拉伸率仅为20％。

技术实现要素：
针对现有TRIP钢材料的综合性能存在的上述不足，本发明提供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。该方法通过快速加热以及控制贝氏体等温转变温度和保温时间，获得棒状纳米尺度Cu析出相、亚微米尺度的条形奥氏体，在变形过程中对位错运动具有阻碍作用，奥氏体组织逐步转变为马氏体相的过程，在强化金属的同时提高了韧性。本发明的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，成分按重量百分比为：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％，余量为Fe和不可避免杂质，钢板厚度为1.5～3.0mm。本发明的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其抗拉强度为1700～1850MPa，屈服强度为650～730MPa，拉伸率为32～38％。本发明的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其微观结构由等轴的铁素体晶粒组成，晶粒的粒径在1～12μm，铁素体晶界区域中的条形奥氏体占晶粒总面积的20～30％，条形奥氏体的宽度为100～300nm，长度为2～10μm；纳米级棒状Cu析出物的长度为30～100nm，宽度为10～50nm，弥散分布于条形奥氏体中。本发明的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的制备方法，包括以下步骤：步骤1，铸锭：按钢板的成分配比，在惰性气体或氮气气氛保护下，冶炼并浇注成铸锭；步骤2，热轧：(1)将铸锭，加热至1150～1230℃保温2～3h；(2)将保温后的铸锭，进行热轧，开轧温度为1150～1250℃，终轧温度为950～1050℃，热轧总压下量为60～90％；(3)将热轧后的钢板，以40～60℃/s的速度冷却至750～850℃，保温0.5～1h，再水冷至常温，获得热轧钢板；步骤3，温轧：将热轧钢板，进行6～10道次温轧，每道次温轧前，进行退火处理，直至温轧总压下量为60～75％，空冷至室温，获得温轧钢板；其中，退火温度为720～780℃，退火时间为30min；步骤4，热处理(配分-微合金元素重新分配)：(1)将温轧钢板，以100～200℃/s的速率加热至800～850℃，保温120～180s；(2)然后，以80～100℃/s的速率快速冷却至380～420℃，保温4～6min，得到纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板。所述的步骤1中，冶炼选用的原料为金属铁、金属锰、金属铝、金属硅、金属铜、金属钼、金属钛。所述的步骤1中，冶炼温度为1620～1680℃。所述的步骤1中，惰性气体或氮气气氛保护是指：将冶炼设备，抽真空至真空度≤100Pa，通入惰性气体或氮气至常压，然后进行冶炼；所述的惰性气体为氩气。所述的步骤2(3)中，进行4～10道次热轧。所述的步骤3中，采用保温炉进行退火处理。所述的步骤4，采用的设备为电极式盐浴炉。所述的步骤4(1)中，加热介质为NaCl。所述的步骤4(2)中，加热介质为KNO3和NaNO2，KNO3和NaNO2的质量比为55∶45。铜可提高低合金钢的耐大气腐蚀能力。在不锈钢中，铜可提高对还原酸的耐腐蚀性，并使钢具有良好的深冲性，铜还具有沉淀硬化作用。钢材在腐蚀过程中，铜起着活化阴极的作用，促使阳极钝化从而减缓腐蚀。另外，铜可在钢的腐蚀层与铜的富集层之间形成紧密的薄氧化铜中间层，形成双层结构的锈层，紧贴钢基体的内层，可减缓腐蚀介质腐蚀钢板内部。本发明的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，经过不同工艺热处理得到不同的组织形态。采用透射电镜对含铜TRIP钢配分热处理后的显微结构进行观察，发现在配分过程中析出弥散分布的纳米尺度棒状Cu析出及亚微米奥氏体板条，并且随着配分温度的升高，纳米尺度棒状Cu析出物增多；合理控制配分温度和保温时间，以获得纳米尺度棒状Cu析出物及稳定的亚微米尺度的细小奥氏体组织；组织中的Si推迟碳化物的形成，使奥氏体中碳含量增加，固溶于奥氏体中能够提高钢的强度和硬度；C、Mn、Al能够抑制奥氏体向马氏体的转变，起到稳定奥氏体的作用；Cu在内锈层富集成小颗粒，促进致密阻挡层的形成，阻止基体进一步腐蚀。所得到的棒状纳米尺度Cu析出相、亚微米尺度的条形奥氏体，在变形过程中对位错运动具有方向选择性阻碍作用，同时奥氏体组织逐步转变为马氏体相的过程，在强化金属的同时提高了韧性。本发明的原理是：快速加热、快速冷却条件下，使钢板获得纳米尺度棒状Cu析出物及亚微米尺度的细小奥氏体板条，同时获得细小铁素体晶粒；合理控制冷轧钢板的贝氏体等温转变温度和保温时间，以获得稳定的残余奥氏体组织并防止渗碳体在等温转变过程中析出，使钢板中形成的奥氏体组织可保留至室温；组织中的Si推迟碳化物的形成，使奥氏体中碳含量增加，易保留至室温，固溶于奥氏体中能够提高钢的强度和硬度；C、Mn、Al能够抑制奥氏体向马氏体的转变，起到稳定奥氏体的作用；所得到的纳米尺度棒状Cu析出物弥散分布于亚微米尺度的条形奥氏体中，在变形过程中亚微米尺度的条形奥氏体逐步转变为马氏体，析出物及相变形成的板条马氏体对位错运动具有极强的阻碍作用，使金属得到强化；同时亚微米尺度的条形奥氏体逐步转变为马氏体的过程使韧性提高，本发明的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的Cu有助于铜提高钢的耐大气腐蚀能力，提高对还原酸的耐腐蚀性，并使钢具有良好的深冲性。本发明的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板及其制备方法，与现有技术相比，具有如下优点：1.通过熔炼、连续轧制并结合快速加热、快速冷却技术，设定合理的工艺过程和工艺参数制备出具有纳米尺度棒状Cu析出物、亚微米奥氏体板条结构和细小铁素体晶粒的钢材料，具有非常高的强度和塑性，显著高于用传统方法制备的相似化学成分、晶粒尺寸的钢样品；2.由于高强韧钢板具有纳米尺度棒状Cu析出物及亚微米级的条形奥氏体结构，该复合结构在变形过程中对位错运动具有很强的阻碍作用，亚微米级条形奥氏体组织逐步转变为马氏体，通过相变诱发强塑性，并且使硬化相增多，使得该材料具有非常高的抗拉强度、良好的塑性及优越的耐磨性能，钢中的Cu有助于提高耐腐蚀能力，这种高强韧的钢板对于海洋大型船舶、工程平台需求、新一代轻量化汽车等新技术领域的发展具有重要价值；3.本发明的制备方法只需对现有的工艺条件进行简单改进，对于化学成分适当调整，添加少量Cu，控制热处理及冷却等参数即可获得这种高强耐腐蚀钢板。附图说明图1本发明实施例1制备的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的扫描电子显微照片图；其中，A为奥氏体，B为马氏体，C为铁素体；图2本发明实施例1制备的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的低倍透射电子显微照片图；其中，A为奥氏体，B为马氏体，C为铁素体，D为铜析出；图3本发明实施例1制备的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的高倍透射电子显微照片图；其中，A为奥氏体，E为纳米孪晶，D为铜析出；图4本发明实施例制备的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的真应力-真应变曲线图；其中，1-对应实施例1，2-对应实施例2，3-对应实施例3，4为对比例中的产品。具体实施方式以下实施例中选用的金属铁按重量百分比含C0.002～0.008％，Mn0.1～0.2％，Al0.05～0.08％，Si0.03～0.06％，余量为Fe和不可避免杂质。以下实施例中选用的金属锰按重量百分比含C0.07～0.09％，Fe1.1～2.2％，Si0.03～0.04％，余量为Mn和不可避免杂质。以下实施例中选用的金属铝按重量百分比含Fe0.1～0.2％，Si0.02～0.05％，Mn0.001～0.002％，余量为Al和不可避免杂质。以下实施例中选用的金属硅按重量百分比含Fe0.1～0.3％，Al0.1～0.3％，余量为Si和不可避免杂质。以下实施例中选用的金属铜按重量百分比含Fe0.01～0.03％，Ni0.01～0.02％，余量为Cu和不可避免杂质。以下实施例中选用的金属钼按重量百分比含Fe0.02～0.03％，Co0.03～0.05％，余量为Mo和不可避免杂质。以下实施例中选用的金属钛按重量百分比含Fe0.03～0.05％，Si0.02％，Mn0.01％，余量为Ti和不可避免杂质。以下实施例中的快速冷却采用的装置为东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室开发的超快速冷却装置。以下实施例中在惰性气体或氮气气氛保护下冶炼，是指将冶炼设备抽真空至真空度≤100Pa，然后通入惰性气体或氮气至常压，然后进行冶炼；惰性气体选用氩气。以下实施例中冶炼采用的设备为真空感应炉。以下实施例中步骤3中采用的冷轧设备为Φ450型双辊单向异步轧机。以下实施例中步骤4中钢板的快速加热和保温采用的加热设备为电极式盐浴炉；其中加热至800～850℃保温时采用的加热介为NaCl，降温到380～420℃保温时采用的加热介质为KNO3和NaNO2，KNO3和NaNO2的质量比为55∶45。以下实施例中测试薄钢板力学性能采用的设备为AG-Xplus100kN型电子万能试验机。实施例1纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，成分按重量百分比为：C：0.56％，Mn：1.5％，Al：1.5％，Si：0.5％，Cu：0.5％，Mo：0.2％，Ti：0.1％，余量为Fe和不可避免杂质；钢板厚度为1.5mm。纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的制备方法，包括以下步骤：步骤1，铸锭：按钢板的成分配比，选用金属铁、金属锰、金属铝、金属硅、金属铜、金属钼、金属钛为原料；在氮气气氛下，在1620℃冶炼，浇注成铸锭；步骤2，热轧：(1)将铸锭，加热至1200℃保温2h；(2)将保温后的铸锭，进行4道次热轧，开轧温度为1080℃，终轧温度为1030℃，总压下量为60％；(3)将热轧后的钢板，以50℃/s的速度冷却至800℃，保温0.5h，再水冷至常温，获得热轧钢板；步骤3，温轧：将热轧钢板，进行8道次温轧，每道次温轧前，进行退火处理，直至温轧总压下量为75％，空冷至室温，获得厚度为1.5mm温轧钢板；其中，退火温度为750℃，退火时间为30min；步骤4，热处理：(1)将温轧钢板，以120℃/s的速率加热至820℃，保温180s；(2)然后，以90℃/s的速率超快速冷却至400℃，保温5min，得到纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板。本实施例制备的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其抗拉强度为1850MPa，屈服强度为700MPa，拉伸率为37％；其微观结构由等轴的铁素体晶粒组成，晶粒的粒径在1～5μm，晶粒相邻区域中的条形奥氏体占晶粒总面积的30％，条形奥氏体的平均宽度为100nm，长度2～3μm；在条形奥氏体中有大量弥散分布的纳米棒状Cu析出，平均宽度为20nm，长度50nm；本实施例的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其微观结构的扫描电子显微照片如图1所示；投射电子显微照片如图2、图3所示，图3揭示亚微米级条形奥氏体中的纳米尺度棒状Cu析出物的形貌及分布；拉伸变形的真应力-真应变曲线如图4曲线1所示；本实施例的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，屈服强度是普通粗晶体微合金钢(晶粒尺寸约100μm)的7倍，比超细微合金钢(晶粒尺寸约6μm)的屈服强度高～400MPa，比新型TRIP590钢的屈服强度高～250MPa，屈服强度及抗拉强度数据均优于经过同样工艺热处理的TRIP590钢(不含Cu)的性能，TRIP590钢的拉伸变形的真应力-真应变曲线如图4中的曲线4所示。实施例2纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，成分按重量百分比为：C：0.53％，Mn：1.3％，Al：1.4％，Si：0.4％，Cu：0.4％，Mo：0.18％，Ti：0.08％，余量为Fe和不可避免杂质；钢板厚度为1.5mm。纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的制备方法，包括以下步骤：步骤1，铸锭：按钢板的成分配比，选用金属铁、金属锰、金属铝、金属硅、金属铜、金属钼、金属钛为原料；在氮气气氛下，在1640℃冶炼，浇注成铸锭；步骤2，热轧：(1)将铸锭，加热至1250℃保温2h；(2)将保温后的铸锭，进行6道次热轧，开轧温度为1250℃，终轧温度为1050℃，总压下量为70％；(3)将热轧后的钢板，以40℃/s的速度冷却至750℃，保温1h，再水冷至常温，获得热轧钢板；步骤3，温轧：将热轧钢板，进行6道次温轧，每道次温轧前，进行退火处理，直至温轧总压下量为60％，空冷至室温，获得厚度为1.5mm温轧钢板；其中，退火温度为720℃，退火时间为30min；步骤4，热处理：(1)将温轧钢板，以100℃/s的速率加热至800℃，保温180s；(2)然后，以80℃/s的速率超快速冷却至380℃，保温6min，得到纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板。本实施例制备的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其抗拉强度为1848MPa，屈服强度为710MPa，拉伸率为35％；其微观结构由等轴的铁素体晶粒组成，晶粒的粒径在1～5μm，晶粒相邻区域中的条形奥氏体占晶粒总面积的20％，条形奥氏体的平均宽度为150nm，长度5～8μm；在条形奥氏体中有大量弥散分布的纳米棒状Cu析出，平均宽度为15nm，长度40nm。实施例3纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，成分按重量百分比为：C：0.56％，Mn：1.7％，Al：1.6％，Si：0.6％，Cu：0.6％，Mo：0.22％，Ti：0.12％，余量为Fe和不可避免杂质；钢板厚度为3.0mm。纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的制备方法，包括以下步骤：步骤1，铸锭：按钢板的成分配比，选用金属铁、金属锰、金属铝、金属硅、金属铜、金属钼、金属钛为原料；在氮气气氛下，在1660℃冶炼，浇注成铸锭；步骤2，热轧：(1)将铸锭，加热至1150℃保温3h；(2)将保温后的铸锭，进行10道次热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为950℃，总压下量为90％；(3)将热轧后的钢板，以60℃/s的速度冷却至850℃，保温0.5h，再水冷至常温，获得热轧钢板；步骤3，温轧：将热轧钢板，进行10道次温轧，每道次温轧前，进行退火处理，直至温轧总压下量为75％，空冷至室温，获得厚度为3.0mm温轧钢板；其中，退火温度为780℃，退火时间为30min；步骤4，热处理：(1)将温轧钢板，以200℃/s的速率加热至850℃，保温120s；(2)然后，以100℃/s的速率超快速冷却至420℃，保温4min，得到纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板。本实施例制备的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其抗拉强度为1756MPa，屈服强度为680MPa，拉伸率为32％；其微观结构由等轴的铁素体晶粒组成，晶粒的粒径在1～5μm，晶粒相邻区域中的条形奥氏体占晶粒总面积的30％，条形奥氏体的平均宽度为300nm，长度2～6μm；在条形奥氏体中有大量弥散分布的纳米棒状Cu析出，平均宽度为40nm，长度58nm。实施例4纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，成分按重量百分比为：C：0.59％，Mn：1.6％，Al：1.4％，Si：0.6％，Cu：0.6％，Mo：0.2％，Ti：0.1％，余量为Fe和不可避免杂质；钢板厚度为2.0mm。纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的制备方法，包括以下步骤：步骤1，铸锭：按钢板的成分配比，选用金属铁、金属锰、金属铝、金属硅、金属铜、金属钼、金属钛为原料；在氩气气氛下，在1680℃冶炼，浇注成铸锭；步骤2，热轧：(1)将铸锭，加热至1150℃保温1h；(2)将保温后的铸锭，进行8道次热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，总压下量为80％；(3)将热轧后的钢板，以60℃/s的速度冷却至800℃，保温0.8h，再水冷至常温，获得热轧钢板；步骤3，温轧：将热轧钢板，进行7道次温轧，每道次温轧前，进行退火处理，直至温轧总压下量为65％，空冷至室温，获得厚度为2mm的温轧钢板；其中，退火温度为750℃，退火时间为30min；步骤4，热处理：(1)将温轧钢板，以100℃/s的速率加热至820℃，保温180s；(2)然后，以100℃/s的速率冷却至420℃，保温5min，得到纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板。本实施例的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其抗拉强度为1800MPa，屈服强度为730MPa，拉伸率为32％；其微观结构由等轴的铁素体晶粒组成，晶粒的粒径在2～10μm，晶粒相邻区域中的条形奥氏体占总面积的25％，条形奥氏体的平均宽度为150nm，长度3～5μm；在条形奥氏体中有大量弥散分布的纳米棒状Cu析出，平均宽度为30nm，长度80nm；其真应力-真应变曲线如图4曲线2所示；平均晶粒尺寸约为5.7μm的Fe-1.45Mn-1.22Si-0.03Al-0.12Ni-0.12CTRIP590钢，其屈服强度为430MPa，抗拉强度约600MPa，拉伸率23％；与本实施例钢板成分相近，屈服强度、抗拉强度及塑性较低，对高强度及高韧性要求较高的应用领域还不能满足要求，而且其较高的Si含量，容易造成工业生产过程中的表面缺陷，导致后续镀锌工序出现困难。实施例5纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，成分按重量百分比为：C：0.53％，Mn：1.4％，Al：1.6％，Si：0.4％，Cu：0.4％，Mo：0.2％，Ti：0.1％，余量为Fe和不可避免杂质；钢板厚度为3mm。纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板的制备方法，包括以下步骤：步骤1，铸锭：按钢板的成分配比，选用金属铁、金属锰、金属铝、金属硅、金属铜、金属钼、金属钛为原料；在氮气气氛下，在1250℃冶炼，浇注成铸锭；步骤2，热轧：(1)将铸锭，加热至1150℃保温1h；(2)将保温后的铸锭，进行5道次热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为1050℃，总压下量为60％；(3)将热轧后的钢板，以60℃/s的速度冷却至850℃，保温1h，再水冷至常温，获得热轧钢板；步骤3，温轧：将热轧钢板，进行6道次温轧，每道次温轧前，进行退火处理，直至温轧总压下量为60％，空冷至室温，获得温轧钢板；其中，退火温度为750℃，退火时间为30min；步骤4，热处理：(1)将温轧钢板，以100℃/s的速率加热至820℃，保温180s；(2)然后，以100℃/s的速率冷却至380℃，保温5min，得到纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板。本实施例的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，其抗拉强度为1760MPa，屈服强度为650MPa，拉伸率为38％；其微观结构由等轴的铁素体晶粒组成，晶粒的粒径在5～12μm，晶粒相邻区域中的条形奥氏体占总面积的20％，条形奥氏体的平均宽度为200nm，长度5～10μm；在条形奥氏体中有大量弥散分布的纳米棒状Cu析出，平均宽度为50nm，长度100nm；其真应力-真应变曲线如图4曲线3所示。韩国的TRIP590钢抗拉强度850MPa，塑性比较低，拉伸率仅为20％；本实施例的纳米级棒状铜析出相强韧化海洋用钢板，在对强度、塑性及能量吸收能力要求较高的领域具有明显的优势。