[發明專利]高強度四相合金鋼

有效

• 申請號: 200580044991.2
• 申請日: 2005-11-29
• 公開（公告）號: CN101090987A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: G·J·庫辛斯基;G·托馬斯
• 申請（專利權）人: MMFX技術股份有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/34;C22C38/38;C21D6/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 余穎

發明背景

1.發明領域

本發明涉及合金鋼領域，尤其是高強度、高硬度、抗腐蝕和高延展性合金鋼。本發明還涉及對合金鋼進行加工使之具有一定的微結構并由此賦予該合金鋼以特定物理特性和化學特性的方法。

2.技術背景

以下美國專利和已公開的國際專利申請記載了具有馬氏體相與奧氏體相復合微結構的高強高硬合金鋼，所有這些文獻以引用的方式插入本文作為本申請文件的一部分。

4,170,497(Gareth?Thomas和Bangaru?V.N.Rao)，1979年10月9授權，1977年8月24申請；

4,170,499(Gareth?Thomas和Bangaru?V.N.Rao)，1979年10月9日授權，1978年9月14日申請，是上述1977年8月24申請的部分繼續申請；

4,619,714(Gareth?Thomas，Jae-Hwan?Ahn和Nack-Joon?Earn)，1986年10月28日授權，1984年11月29日申請，是1984年8月6日申請的部分繼續申請；

4,671,827(Gareth?Thomas，Nack?J.Kim和Ramamoorthy?Ramesh)，1987年6月9日授權，1985年10月11日申請，

6,273,968?B1(Gareth?Thomas)，2001年8月14日授權，2000年3月28日申請；

6,709,534?B1(Grzegorz?J.Kusinski，David?Pollack和Gareth?Thomas)，2004年3月23日授權，2001年12月14日申請；

6,746,548(Grzegorz?J.Kusinski，David?Pollack和Gareth?Thomas)，2004年6月8日授權，2001年12月14日申請；

WO?2004/046400?Al(MMFX?Technologies?Corporation；Grzegorz?J.Kusinski和Gareth?Thomas，inventors)，2004年6月3日公開。

微結構是決定合金鋼特性的重要因素。所述合金的強度和硬度不僅取決于合金元素的選擇及含量，還取決于微結構中的晶相和它們的排布。用于某些環境的合金要求具有高強度和高硬度，有些還要求具有高延展性。特性的最佳組合往往需包含相互抵觸的特性，這是因為貢獻某一項特性的某些合金元素、微結構特征或這兩者可能干擾另一項特性。

上述文獻中揭示的合金是具有馬氏體板條和奧氏體薄膜交替排列微結構的合金碳素鋼。在有些情況下，馬氏體中分散有自回火產生的碳化物沉淀。馬氏體板條和奧氏體薄膜交替排列的排布方式被稱為“位錯化板條”結構，或簡稱為“板條”結構，這種排布方式是如下形成的：先將合金加熱至奧氏體溫度范圍，然后冷卻至馬氏體轉變起始溫度M_s以下，所述馬氏體轉變起始溫度即馬氏體相開始形成的溫度。這最后的冷卻步驟使合金進入這樣一個溫度范圍，即在該范圍內奧氏體轉化為馬氏體-奧氏體板條結構，同時伴以諸如鑄造、熱處理、壓延和煅造等標準冶金過程以形成所需形狀的產品并進一步將板條結構調整為板條與薄膜交替的排布。這樣的板條結構比孿晶馬氏體更好，因為板條與薄膜交替排列的結構具有更高的硬度。上述專利還揭示：所述結構中馬氏體區內的過量碳會在冷卻過程中沉淀，形成滲碳體(碳化鐵，Fe₃C)。這一沉淀過程即所謂的“自回火”。專利’968揭示：可通過限制合金元素的選擇使得馬氏體轉變起始溫度M_s達到350℃或以上來避免自回火。某些合金中，自回火產生的碳化物增加鋼的硬度，而在另一些合金中則限制硬度提高。

板條結構形成既硬且韌的高強度合金鋼，需要具有抗裂縫擴展性能和足夠成形性的合金鋼從而可用這樣的鋼制作出工程部件。控制馬氏體相獲得板條結構而非孿晶結構是達到必要的強度和硬度水平最有效的手段之一，同時，殘留奧氏體薄膜則提高合金鋼的延展性和成型性。可通過仔細選擇合金組成(這會影響M_s值)和控制冷卻過程以獲得板條微結構而非孿晶結構。