[發明專利]一種高強度高韌性25CrNi3MoVE鋼、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201911268779.4
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111020403B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王娟;李曉源;王剛偉;時捷;田佳彬;徐樂;喻家鵬;王雋;王毛球
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;C22C38/46;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/06;C22C38/04;C22C38/02;C22C33/04;C21D8/00;C21D1/28;C21D1/18
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔;周蜜

本發明屬于合金鋼技術領域，具體涉及一種高強度高韌性25CrNi3MoVE鋼、制備方法及其應用。所述鋼的化學成分質量百分比為：C 0.22?0.28％，Si≤0.3％，Mn 0.3?0.6％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.9?1.2％，Ni 2.75?3.2％，Mo 0.2?0.3％，V 0.05?0.15％，Cu≤0.2％，Al≤0.03％，Ti≤0.01％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。經冶煉、精煉、澆注、緩冷、重熔、鍛造、正火、淬火和回火處理后得到的鋼同時兼顧高強度、高韌性和耐海水使用環境需求，可作為大尺寸船舶主軸材料使用。

技術領域

本發明屬于合金鋼技術領域，具體涉及一種高強度高韌性25CrNi3MoVE鋼、制備方法及其應用。

背景技術

船舶主軸是動力裝置的重要組成部分，它在海水中反復受到彎曲、扭轉應力和扭振應力、縱振應力和回旋振動應力等疲勞應力，并且受到海水腐蝕，是船舶結構材料中使用條件最苛刻的部件之一。船舶主軸材料的可靠性和耐久性在總體上決定了船舶的安全性和壽命。隨著船舶功率的不斷增加，合金鋼主軸直徑尺寸要求已經超過而目前我國相應標準CB/T4321-2013中規定的合金鋼鍛件僅適合于軸徑小于的主軸，現有標準不能滿足大尺寸合金鋼主軸的生產需求，同時按照現有的方法制備得到的合金鋼作為大尺寸船舶主軸使用時無法同時兼顧高強度、高韌性和耐海水使用環境需求。大尺寸鍛件常用材料為0.35-0.45％中碳鋼，主要是為了具有足夠的淬透性，以保證鍛件心部淬火后能夠得到馬氏體組織。但是，淬透性大會導致淬火開裂傾斜大。因此亟需研制一種大尺寸合金鋼主軸材料，同時主軸設計時應充分考慮到抗沖擊能力，應采用強度高、延伸率大于10％的材料，避免使用脆性材料以及對缺口敏感的材料，確保滿足相關設計規范及使用要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高強度高韌性25CrNi3MoVE鋼及其制備方法，本申請通過成分優化設計、高潔凈度冶煉、高均勻性鍛造、以及組織精細化熱處理等技術，將大尺寸鍛件的強韌性控制在非常顯著的水平，在高強度下實現了高的韌性，同時降低合金鋼材料在海水環境下的氫脆敏感性，避免氫致斷裂。所述合金鋼作為大尺寸船舶主軸材料使用時既保證了主軸使用的強度和高韌性要求，又避免了強度過高導致的海水環境下氫致斷裂問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下。

一種高強度高韌性25CrNi3MoVE鋼，所述鋼的化學成分質量百分比為：C 0.22-0.28％，Si≤0.3％，Mn 0.3-0.6％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.9-1.2％，Ni 2.75-3.2％，Mo 0.2-0.3％，V 0.05-0.15％，Cu≤0.2％，Al≤0.03％，Ti≤0.01％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。其中，(1)O≤25ppm，N≤100ppm，As≤400ppm，Sn≤300ppm，Sb≤50ppm，Pb≤20ppm。(2)成品化學成分允許偏差按GB/T222-2006執行。(3)成品中H≤2ppm。

一種本發明所述的高強度高韌性25CrNi3MoVE鋼的制備方法，所述方法步驟如下：

(1)原料經冶煉、精煉、澆注、緩冷、重熔和鍛造后得到毛坯；優選的鍛造時始鍛溫度為1200～1250℃，終鍛溫度為800～850℃。

(2)正火：將所述毛坯在加熱爐中加熱至880±20℃，保溫180～270min，保溫結束后隨爐冷卻至室溫～50℃，得到正火后的毛坯；