專利名稱：高強(qiáng)度、高韌性鋼合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，尤其涉及能夠在顯著更高的溫度下回火但沒有拉伸強(qiáng)度的明顯損失的此類合金。本發(fā)明還涉及高強(qiáng)度、高韌性、回火的鋼制品。
背景技術(shù)：
提供非常高的強(qiáng)度與斷裂韌性的結(jié)合的可時(shí)效硬化(Age-hardenable)的馬氏體鋼是已知的。已知的鋼中有描述在美國專利No. 4，706，5 和美國專利No.、087，415中的那些。前者已知為ΑΠ410合金，后者是以注冊商標(biāo)AERMET銷售的。由這些合金提供的非常高的強(qiáng)度和韌性的結(jié)合是它們的組成的結(jié)I該組成包括大量的鎳、鈷和鉬元1這些元素是可利用的最昂貴的成合金元素中典型的元素。因此，這些鋼是以高的價(jià)格銷售的，與不含此類元素的其它合金相比。新近，已經(jīng)開發(fā)鋼合金，它提供高強(qiáng)度和高韌性的結(jié)合但不需要合金化添加劑如鈷和鉬。一種此類鋼描述在美國專利No. 7，067，019中。描述在該專利中的鋼是排除鈷和鉬的空氣硬化性CuNiCr鋼。在試驗(yàn)中，描述在‘019專利中的合金已經(jīng)表明提供約觀0 ksi 的拉伸強(qiáng)度與約90 ksi V in的斷裂韌性。該合金被硬化和回火，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和韌性的結(jié)合。該回火溫度限于不超過約400 °F，以避免合金的軟化和強(qiáng)度的相應(yīng)損失。描述在‘019專利中的合金不是不銹鋼，因此，它必須鍍覆以抵抗腐蝕。該合金的宇宙空間應(yīng)用的材料規(guī)格要求該合金在鍍覆之后在375 熱至少23小時(shí)，以便除去在鍍覆過程中所吸附的氫。氫必須被除去，因?yàn)樗鼘?dǎo)致該合金的變脆和不利地影響由該合金所提供的韌性。因?yàn)檫@一合金在400 °F回火，所以該23小時(shí)375 °F鍍覆后熱處理會(huì)導(dǎo)致從該合金制造的部件的過度回火，使得不能提供至少觀0 ksi的拉伸強(qiáng)度。希望有如下CuNiCr 合金它能夠被硬化和回火以提供至少觀0 ksi的拉伸強(qiáng)度和約90 ksi V in的斷裂韌性， 并且當(dāng)在硬化和回火之后在約375下加熱至少23小時(shí)時(shí)維持強(qiáng)度和韌性的結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述的已知合金的缺點(diǎn)通過根據(jù)本發(fā)明的合金在較大程度上得到解決。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，它具有下面寬的和優(yōu)選的wt%組成。
權(quán)利要求
1.具有好的抗回火性的高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，該合金包含，按wt%，約碳0. 35-0. 5錳0. 6-1. 2娃0. 9-2. 5磷最多0.01硫最多0. 001鉻1. 0-1. 5鎳3. 5-4. 5鉬0. 4-1. 3銅0. 5-0. 6鈷最多0.01釩0. 25-0. 35余量是鐵和通常的雜質(zhì)，和其中 2 ≤ (%Si + %Cu)/%V ≤ 14。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的合金，它含有至少約0.37%碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所要求的合金，它含有不超過約0.45%碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的合金，它含有至少約1.3%硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所要求的合金，它含有不超過約2.1%硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的合金，它含有至少約3.7%鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所要求的合金，它含有不超過約4.2%鎳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的合金，它含有至少約0.5%鉬。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所要求的合金，它含有不超過約1.1%鉬。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的合金，它含有至少約1.洲鉻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所要求的合金，它含有不超過約1.35%鉻。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的合金，其中6≤(%Si+ %Cu)/%V≤12。
13.具有好的抗回火性的高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，該合金包括，按wt%，約碳0. 37-0. 45錳0. 7-0. 9娃1. 3-2. 1磷最多0. 005硫最多0. 0005鉻1. 2-1. 35鎳3. 7-4. 2鉬0. 5-1. 1銅0. 5-0. 6鈷最多0. 01書凡0. 25-0. 35余量是鐵和通常的雜質(zhì)，和其中 6 ≤ (%Si + %Cu)/%V ≤ 12。
14.具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的硬化和回火的合金制品，該制品包括合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約碳0. 35-0. 5錳0. 6-1. 2娃1. 3-2. 5磷最多0.01硫最多0. 001鉻1. 0-1. 5鎳3. 5-4. 5鉬0. 4-1. 3銅0. 5-0. 6鈷最多0.01釩0. 25-0. 35余量是鐵和通常的雜質(zhì)；其中 2 彡(%Si + %Cu)/%V 彡 14 ；該制品已經(jīng)在約500 600 溫度下回火。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所要求的合金制品，它含有至少約0.37%碳。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所要求的合金制品，它含有不超過約0.45%碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所要求的合金制品，它含有至少約1.3%硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所要求的合金制品，它含有不超過約2.1%硅。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所要求的合金制品，它含有至少約3.7%鎳。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所要求的合金，它含有不超過約4.2%鎳。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所要求的合金，它含有至少約0.5%鉬。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所要求的合金，它含有不超過約1.1%鉬。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所要求的合金制品，它含有至少約1.2%鉻。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所要求的合金，它含有不超過約1.35%鉻。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所要求的合金，其中6彡(%Si+ %Cu)/%V彡12。
26.具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的硬化和回火的合金制品，該制品包括合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約碳0. 37-0. 45錳0. 7-0. 9娃1. 3-2. 1磷最多0. 005硫最多0. 0005鉻1. 2-1. 35鎳3. 7-4. 2鉬0. 5-1. 1銅0. 5-0. 6鈷最多0.01書凡0. 25-0. 35余量是鐵和通常的雜質(zhì)；其中 6 ≤(%Si + %Cu)/%V≤ 12 ；該制品已經(jīng)在約500 600 溫度下回火。
27.具有好的抗回火性的高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，該合金包括，按wt%，約
28.根據(jù)權(quán)利要求27所要求的合金，它含有至少約0.37%碳。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所要求的合金，它含有不超過約0.45%碳。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所要求的合金，它含有至少約1.3%硅。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所要求的合金，它含有不超過約2.1%硅。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所要求的合金，它含有至少約3.7%鎳。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所要求的合金，它含有不超過約4.2%鎳。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所要求的合金，它含有至少約0.5%鉬。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所要求的合金，它含有不超過約1.1%鉬。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所要求的合金，它含有至少約1.2%鉻。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所要求的合金，它含有不超過約1.35%鉻。
38.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的合金，其中6彡(%Si+ %Cu)/(%V + (5/9) χ %Nb)彡
39.具有好的抗回火性的高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，該合金包括，按wt%，約
40.具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的硬化和回火的合金制品，該制品包括合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約 余量是鐵和通常的雜質(zhì)；其中 2 彡(%Si + %Cu)/(%V + (5/9) χ %Nb)彡 14 ； 該制品已經(jīng)在約500 600 溫度下回火。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所要求的合金制品，它含有至少約0.37%碳。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所要求的合金制品，它含有不超過約0.45%碳。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所要求的合金制品，它含有至少約1.3%硅。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所要求的合金制品，它含有不超過約2.1%硅。
45.根據(jù)權(quán)利要求40所要求的合金制品，它含有至少約3.7%鎳。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所要求的合金制品，它含有不超過約4.洲鎳。
47.根據(jù)權(quán)利要求40所要求的合金制品，它含有至少約0.5%鉬。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所要求的合金制品，它含有不超過約1.1%鉬。
49.根據(jù)權(quán)利要求40所要求的合金制品，它含有至少約1.2%鉻。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所要求的合金制品，它含有不超過約1.35%鉻。
51.根據(jù)權(quán)利要求40所要求的合金制品，其中6^ (%Si + %Cu)/(%V + (5/9) χ %Nb) ^ 12。
52.具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的硬化和回火的合金制品，該制品包括合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約S最多 0. 0005Cr1. 0-1. 5Ni3. 7-4. 5Mo + 1/2 W0. 5-1. 1Cu0. 5-0. 6Co最多0.01V + (5/9) χ Nb0. 2-1. 0余量是鐵和通常的雜質(zhì)；其中 6 ≤(%Si + %Cu)/(%V + (5/9) χ %Nb)≤ 12 ； 該制品已經(jīng)在約500 600 溫度下回火。
53.具有好的抗回火性的高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約C0. 35-0. 50Mn0. 6-1. 2Si0. 9-2. 5P最多0.01S最多0. 001Cr0. 75-2. 0Ni3. 5-7. 0Mo最多0.01W0. 8-2. 6Cu0. 5-0. 6Co最多0.01Nb0. 2-1. 0V最多0.01余量是鐵和通常的雜質(zhì)，和其中 2 ≤(%Si + %Cu)/%Nb ≤ 14。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所要求的合金，它含有至少約0.37% 碳。
55.根據(jù)權(quán)利要求M所要求的合金，它含有不超過約0.45% 碳。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所要求的合金，它含有至少約1.3%硅。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所要求的合金，它含有不超過約2. 1% 硅。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所要求的合金，它含有至少約3.7%鎳。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所要求的合金，它含有不超過約 4.2%鎳。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所要求的合金，它含有至少約0.5%鉬。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所要求的合金，它含有不超過約1.1% 鉬。
62.根據(jù)權(quán)利要求53所要求的合金，它含有至少約1.0%鎢。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所要求的合金，它含有不超過約2.2%鎢。
64.根據(jù)權(quán)利要求53所要求的合金，它含有至少約1.0%鉻。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所要求的合金，它含有不超過約1. 5% 鉻。
66.根據(jù)權(quán)利要求53所要求的合金，它含有至少約0.2%鈮。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所要求的合金，它含有不超過約1.0%鈮。
68.根據(jù)權(quán)利要求53所要求的合金，其中6^ (%Si + %Cu)/%Nb ^ 12。
69.具有好的抗回火性的高強(qiáng)度、高韌性鋼合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約C0. 37-0. 50Mn0. 7-0. 9Si1. 3-2. 1P最多0. 0055最多 0. 0005 Cr1. 0-1. 5Ni3. 7-4. 5Mo最多0.01W1. 0-2. 2Cu0. 5-0. 6Co最多0.01Nb0. 2-1. 0V最多0.01 余量是鐵和通常的雜質(zhì)，和其中6^ (%Si + %Cu)/%Nb ^ 12。
70.具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的硬化和回火的合金制品，該制品包括合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約C0. 35-0. 55Mn0. 6-1. 2Si1. 3-2. 5P最多0.01S最多0. 001Cr0. 75-2. 0Ni3. 5-7. 0Mo最多0.0W0. 8-2. 6Cu0. 5-0. 6Co最多0.01Nb0. 2-1. 0V最多0.01余量是鐵和通常的雜質(zhì)；其中 2 彡(%Si + %Cu)/%Nb ^ 14 ；該制品已經(jīng)在約500 600 溫度下回火。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金制品，它含有至少約0. 37%碳c
72.根據(jù)權(quán)利要求71所要求的合金制品，它含有不超過約0.45%碳。
73.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金制品，它含有至少約1.3%硅。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所要求的合金制品，它含有不超過約2.1%硅。
75.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金制品，它含有至少約3.7%鎳。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所要求的合金制品，它含有不超過約4.洲鎳。
77.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金制品，它含有至少約0.5%鉬。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所要求的合金制品，它含有不超過約1.1%鉬。
79.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金制品，它含有至少約1.0%鎢。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所要求的合金制品，它含有不超過約2.洲鎢。
81.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金制品，它含有至少約1.0%鉻。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所要求的合金制品，它含有不超過約1.5%鉻。
83.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金制品，它含有至少約0.2%鈮。
84.根據(jù)權(quán)利要求83所要求的合金制品，它含有不超過約1.0%鈮。
85.根據(jù)權(quán)利要求70所要求的合金，其中6^ (%Si + %Cu)/%Nb ^ 12。
86.具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的硬化和回火的合金制品，該制品包括合金，該合金基本由以下元素組成，按wt%，約C0. 37-0. 50Mn0. 7-0. 9Si1. 3-2. 1P最多0. 005S最多0. 0005Cr1. 0-1. 5Ni3. 7-4. 5Mo最多0.01W1. 0-2. 2Cu0. 5-0. 6Co最多0.01Nb0. 2-1. 0V最多0.01余量是鐵和通常的雜質(zhì)；其中 6 彡(%Si + %Cu)/%Nb ^ 12 ；該制品已經(jīng)在約500 600 溫度下回火。
全文摘要
公開了高強(qiáng)度、高韌性的鋼合金。該合金具有下面的寬的wt%組成。包括在余量中的是在為類似的用途和性能所生產(chǎn)的工業(yè)級的鋼合金中見到的常規(guī)雜質(zhì)。也公開的是具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的硬化和回火的制品。該制品是由具有以上所述的寬的wt%組成的合金所形成的。根據(jù)本發(fā)明的這一方面的合金制品進(jìn)一步特征于在約500華氏度到600華氏度的溫度下回火。
文檔編號C22C38/42GK102165086SQ200980137486
公開日2011年8月24日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者M. 諾沃特尼 P. 申請人:Crs 控股公司