[發明專利]一種納米析出強化超高強高合金鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202210220378.7
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114717485B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 黃崇湘;楊渤;何瓊;曹文全;王昌;劉正東
• 申請（專利權）人: 四川大學;鋼鐵研究總院有限公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/04;C22C38/06;C21D6/00;C21D6/04;C21D8/02
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

本發明公開了一種納米析出強化超高強高合金鋼及其制備方法,解決了現有鋼種抗拉強度小于2000MPa的瓶頸，開發了一種超高強高合金鋼及相應的高效率制備工藝。所述超高強高合金鋼中化學成分重量百分比為：C為0.3％～0.5％，N i為7.0％～10.0％，Cr為6.5％～9.5％，Mo為2％～6.5％，Mn為0.5％～3％，A l為0.5％～2.0％，V為0.05％～0.15％，Nb為0.05％～0.15％，其余為Fe。制備工藝，包括以下步驟：對鋼板進行固溶處理，得到均質固溶態鋼板；對均勻結構鋼深冷處理，得到均勻結構馬氏體相；然后進行軋制退火處理，獲得馬氏體相和奧氏體相的雙相鋼；最后進行時效處理，獲得復合納米析出相，包括N iA l相和NbC相，其在室溫下的抗拉強度為2208MPa,斷裂延伸率為23％。

技術領域

本發明涉及超高強高合金鋼技術領域，具體涉及一種納米析出強化超高強高合金鋼及其制備方法。

背景技術

超高強高合金鋼是強度和韌性要求最高的材料種類之一，獲得高強度高韌性的超高強高合金鋼是鋼鐵工作者持之以恒的追求目標。傳統的超高強高合金鋼廣泛應用與航空航天航海等重要領域，具有極高的工程應用價值和科研意義。

傳統的超高強高合金鋼其強化作用依靠碳的固溶強化和鐵基碳化物的析出強化，時效行為多以高密度位錯板條馬氏體為基體，時效后形成多種金屬間化合物形式出現，此類析出相往往與基體呈非共格或半共格狀態，使得析出相與基體間存在較大的界面能，傾向于在晶界等缺陷處形核，導致析出相低密度且不均勻的析出。與此同時，由于析出相和基體間存在較大的晶格畸變，位錯在運動過程中易于產生應力集中，從而誘發裂紋萌生，導致鋼材的均勻延伸率不高，使得該種傳統超高強高合金鋼具有一定的局限性。

為了在獲得高強度的同時仍保持良好的延性，科研人員設計出各類新型先進高強鋼，如中國專利文獻CN109790611A公開了一種雙相鋼及其制造方法，利用TRIP效應和TWIP效應的運作改進雙相鋼的強度和延性，強度達到2200MPa的同時斷裂延伸率保持在15％左右。

但是，利用傳統第二相強化的合金鋼在強度達到2000MPa時斷裂延伸率仍然需要進一步的提升，如中國專利文獻CN105568151A公布了一種鋁增強馬氏體時效鋼及其制備方法，其中高密度B2-NiAl金屬間化合物為主要強化相，微量碳化物及納米團簇共同強化所得的馬氏體時效鋼，抗拉強度可達2.2GPa，但斷裂延伸率不足10％。

因此，制約當前超高強高合金鋼的時效行為的核心問題在于獲得超高強度的同時保證滿足需求的韌塑性。亟需一種能實現強韌性的高度協同的新型超高強高合金鋼及制備工藝。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明針對鋼在工程廣泛應用中的制約因素，以及現有制備工藝的復雜性，提供了一種納米析出強化超高強高合金鋼及其制備方法，所述超高強度是指在室溫下的抗拉強度大于2000MPa，所述納米析出是指在鋼中存在尺寸不超過20nm的納米析出相NiAl和NbC，解決了上述背景技術中提到的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種納米析出強化超高強高合金鋼，所述超高強高合金鋼在抗拉強度達到2000MPa的同時，斷裂延伸率達到23％；以重量百分比計,所述超高強高合金鋼化學成分包括：

C為0.3％～0.5％，Ni為7.0％～10.0％，Cr為6.5％～9.5％，Mo為2％～6.5％，Mn為0.5％～3％，Al為0.5％～2.0％，V為0.05％～0.15％，Nb為0.05％～0.15％，其余為Fe。

優選的，所述納米析出具體是超高強高合金鋼中存在NiAl析出相和納米碳化物NbC析出相，所述的NiAl析出相的尺寸不大于20nm，所述的NbC析出相的尺寸不大于20nm。

為實現上述目的，本發明還提供如下技術方案：一種納米析出強化超高強高合金鋼的制備方法，包括如下步驟：

S1、對鋼板進行預處理，所述預處理步驟包括固溶處理得到固溶態鋼板；