[發明專利]一種超高強度、高韌性馬氏體時效鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200810041726.4
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101649413A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 張景海;趙肅武;顧雄;陳新建;劉忠國;陳杰;郭軍霞
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C33/04
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所
• 代理人: 章鳴玉

技術領域

本發明涉及鋼鐵材料，具體地說，本發明涉及工程材料用超高強度鋼，更具體地 說，本發明涉及一種超高強度、高韌性馬氏體時效鋼及其制造方法。

背景技術

工程材料中將σ_0.2≥1400Mpa的鋼種稱為超高強度鋼。超高強度鋼主要有低合金超 高強度鋼、馬氏體時效鋼和二次硬化鋼。目前，馬氏體時效鋼的研制、應用，得到了 更大的發展，由于其屈強比大于0.95，相同強度級別時δ、ψ、A_k、K_1C比低合金結構 鋼高，裂紋擴展能力強，高溫強度、缺口強度高，彈性模量高，耐應力腐蝕性能好， 熱處理工藝簡單、無脫碳問題、熱處理時尺寸穩定、變形小，固溶后硬度HRC達到28-35， 它為低碳馬氏體，幾乎沒有加工硬化現象，冷變形過程可不用軟化處理，且具有優良 的焊接性能，焊前不用預熱，焊后不用退火，不需中間退火，可用于制造火箭發動機 殼體、齒輪、飛機起落架、彈性體、模具、刀具等零件。

常用馬氏體時效鋼采用的合金化體系為：17～19％Ni-7～13％Co-4.5～5.5％Mo- 0.3～1.5％Ti-0.05～0.15％Al。超高強度馬氏體時效鋼中用途最多的是C250鋼，該鋼抗 拉強度σb為1760～1920Mpa、延伸率δ為7～10％、沖擊功Ak為30～40J，但該鋼含 7～9wt％的鈷，成本較高，僅適用于尖端技術領域，限制了它的普及應用。同時由于 其塑、韌性低，冷變形加工后形成的薄壁件塑性將進一步降低，如某薄壁筒體經80％ 冷變形量后延伸率只有5％以下，其應用因此而受到很大限制。

因此，研制一種低成本的馬氏體時效鋼，其性能(強度、塑韌性)基本達到或超 過C250鋼的性能水平，用以代替高成本的含鈷C250鋼，是非常必要的。

經檢索發現，目前國內外有以下一些專利文獻涉及馬氏體時效鋼：

CN85107993公開了一種馬氏體時效鋼，它不含鈷，但鉬含量較高，為6～7.3wt％， 增加了原料成本，且該鋼韌性較低。CN1182141公開了一種少鎳無鈷馬氏體時效鋼， 該鋼盡管減少了鎳的含量，但其強度有所下降，抗拉強度1500MPa左右，屈服強度 1480左右，其力學性能未達到C250鋼的水平。CN1036044提供了一種高韌性馬氏體 時效鋼，它含鈷11～13wt％，含鉬3.9～4.9wt％，利用Co可以無限固溶于基體中，降低 Mo在基體中的溶解度，促進Mo形成金屬間化合物，提高鋼的強度，該鋼的強度達到 2000MPa，另外Co固溶于基體后，使基體中的位錯增加，為析出相析出提供盡可能均 勻分布的形核位置，使析出相更為細小均勻，因而提高了鋼的塑韌性，但其成本較高。 CN101100728A涉及一種節鎳型無鈷馬氏體時效超高強度鋼，它含鉻3.75～5.25wt％， 鎳11.5～14.5wt％，鉬2.25-3.75wt％，鈦1.2-1.6wt％，它是鎳鉻鉬鈦合金化體系，屈服 強度和塑韌性較低。

考慮到馬氏體時效鋼不僅應具有高強度、高塑韌性等特點，而且因成本低廉等因 素，本發明者進行了化學成分配比及冶煉工藝的研究，設計出了一種不含鈷的超高強 度、高韌性馬氏體時效鋼，從而完成了本發明。

本發明的一個目的在于提供一種超高強度、高韌性馬氏體時效鋼。

本發明的另一個目的在于提供這種馬氏體時效鋼的制造方法。

發明內容

本發明的第一個方面提供一種超高強度、高韌性馬氏體時效鋼，該馬氏體時效鋼 的化學成分包含：C≤0.03wt％、Mn≤0.10wt％、Si≤0.10wt％、S≤0.005wt％、P≤ 0.010wt％、Ni：17.50～20.50wt％、Mo：2.00～4.00wt％、Ti：1.00～1.75wt％、Al： 0.05～0.15wt％、B：0.0005～0.002wt％、Zr+Ca：0.005～0.10wt％，余量為Fe和不可避 免的雜質。

下面，對所述馬氏體時效鋼的一些化學成分的作用作詳細敘述。

Ni可與強化元素結合形成強化相，但Ni含量過多，Ms點降低，冷卻時會形成殘 余奧氏體，時效時強度降低.