[發明專利]一種超高強度鋼材及其制備方法

有效

• 申請號: 201610130202.7
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105624583B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 鐘平;張業勤;柳木桐;王彧;劉大博;金建軍
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C38/52
• 分類號: C22C38/52;C22C38/44;C22C38/46;C22C33/04;C21D8/06
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于新材料發明技術，涉及一種新型超高強度鋼材及其制備方法。

背景技術

當前人們在超高強度鋼設計方面，更注重抗應力腐蝕性能。由于先進飛機機動性更強，可在任何條件下飛行，抗應力腐蝕性能尤為重要。必須結合海洋和氣候特點重點突出耐腐蝕性能。迫切需要既有超高強(σ_b≥1900MPa)、耐腐蝕性等同于不銹鋼(零件取消電鍍，降低零件的維護成本)。以制造重量輕、可靠性高、壽命長的起落架等關鍵承力構件。目前使用的PH13-8Mo等第二代不銹鋼強度較低，限制了其使用范圍。300M、AerMet100等同屬結構鋼，強度很高，但對應力腐蝕和氫脆比較敏感，由于上述原因，用其制造的零件必須采用電鍍進行表面防護，不利于環境保護，增加了零件發生氫脆斷裂的可能性，增大了零件維護的成本。國外研制出強度與300M和AerMet100相當，耐腐蝕性能等同于 15-5PH的超高強度鋼S53，但S53斷裂韌度較低，材料規范要求斷裂韌度為保證材料具有優良的抗疲勞性能，斷裂韌度(K_IC)應不低于

本發明提出一種新型材料成分及制備方法。采取本發明方法制造的新型結構材料，其拉伸強度不低于1900MPa,斷裂韌度大于

目前國內外沒有該新型超高強度鋼成分及制備的方法，也未檢索到國際上該材料成分及制備技術的公開文獻。

發明內容

本發明的目的是：提出一種拉伸強度不低于1900MPa,斷裂韌度大于的超高強度鋼材及其制備方法。

本發明的技術方案是：本發明屬于新材料發明，涉及一種新型材料成分及制備方法。

提供一種超高強度鋼材，該鋼材由C、Cr、Co、Ni、Mo、V、W、Fe元素組成，其中元素C、Cr、Co、Ni、Mo、V、W的質量百分比為0.1～0.3％、6～16％、8～17％、2～10％、1～7％、0～0.8％、0～3％.余量為Fe元素。

所述的超高強度鋼材在制備后可能會含有雜質，但雜質的質量百分含量很小，具體如下所示：Si含量小于0.1％、Mn含量小于0.1％、Al含量小于0.01％、 Ti含量小于0.015％、S含量小于0.005％、P含量小于0.008％、Cu含量小于0.2％、 La含量小于0.2％、Nb含量小于0.3％。

上述的超高強度鋼材的制備方法如下：

步驟1、選取高純爐料，所述的高純爐料包括純金屬Co、純金屬Cr、純金屬Mo、純金屬Ni、純金屬V、純金屬W以及純金屬Fe，且上述的所有純金屬元素的純度均不低于99.5％；(雜質元素要求是：為S≤0.001％,P≤ 0.002％,Mn≤0.1％,Si≤0.1％；)

步驟2、采用真空感應爐對步驟1中的高純爐料進行熔煉，熔化溫度為 1490℃～1530℃，爐內抽真空的真空度不高于5Pa；

步驟3、熔煉后將爐料澆鑄成電極棒，再將電極棒脫模緩冷；

步驟4、利用機加工對電極棒扒皮，扒皮厚度為15mm～25mm；

步驟5、采用真空自耗熔煉爐對扒皮后的電極棒進行重熔，重熔步驟具體為：首先焊接電極棒；然后將爐內抽真空至真空度≤0.5Pa；之后，起弧，電流為1～ 1.5萬安培；再后，進行熔煉，熔煉速度為350～440kg/h,電流為0.9～1.3萬安培，電壓為22V～26V；最后，澆鑄并脫模緩冷得到鋼錠；

步驟6、對脫模緩冷后的鋼錠扒皮，扒皮厚度為15mm～25mm；

步驟7、將扒皮后的鋼錠在爐中進行加熱，加熱溫度為1150℃～1160℃，透燒后保溫2小時；

步驟8、在鍛機上對加熱后的鋼錠進行兩次鐓拔，鐓拔溫度均為1140℃～ 1150℃，兩次鐓拔的終鍛溫度≥900℃，鐓拔后緩冷至環境溫度；其中，第一次鐓拔的鍛比為10～12，第二次鐓拔的鍛比為13～15，鋼錠經兩次鐓拔后成為鋼棒；

步驟9、在鍛機上將所述的鋼棒鍛造為鍛件，鍛造溫度為1140℃～1150℃，終鍛溫度≥900℃，鍛后緩冷至環境溫度，將鍛造后的鍛件加熱至680℃～700℃，保溫時間為8～16小時，并通過空氣冷卻進行退火處理；

步驟10、預備熱處理：將鍛造后的鍛件加熱至1080℃，保溫1小時后空冷至環境溫度，再加熱至680℃～700℃，保溫8～16小時后空冷至環境溫度；