10Ni10Co高韌性二次硬化超高強鋼及制備方法
【專利摘要】一種10Ni10Co高韌性二次硬化超高強鋼及制備方法，屬于合金鋼【技術(shù)領(lǐng)域】?；瘜W成分重量百分數(shù)為：C0.20-0.45％，Cr0.5-3.5％，Ni7.00-12.0％，Co8.00-12.00％，Mo1.00-5.00％，V≤0.30％,Nb≤0.20％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該合金可采用真空感應(yīng)+真空自耗重熔或真空感應(yīng)+電渣重熔冶煉工藝。優(yōu)點在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比綜合性能良好，具有超高強度和良好塑韌性，熱處理工藝性能優(yōu)良，具有較高的回火穩(wěn)定性和抗過時效能力，強度達到2100-2400MPa。
【專利說明】10N i 10Co高韌性二次硬化超高強鋼及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合金鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鑰強化1NilOCo高韌性二次硬化超高強度鋼Air330，綜合性能良好，具有高抗拉強度和良好塑韌性，熱處理工藝性能簡單優(yōu)良，具有較高的回火穩(wěn)定性和抗過時效能力。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空和宇航工業(yè)的發(fā)展，特別是飛機構(gòu)件采用耐久性/損傷容限設(shè)計準則后，對材料提出了更高的要求，要求材料具有更高的強度、韌性及合理的屈服/強度比。具有典型代表性的是美國Carpenter公司開發(fā)的AerMetlOO鋼，一種采用二次硬化強化馬氏體型超高強度鋼，具有1930MPa以上的抗拉強度和IlOMPamv2的優(yōu)良的斷裂韌性，不僅強度高韌性好，而且具有良好的抗應(yīng)力腐蝕性能和焊接性，在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而近年美國Carpenter公司在AerMetlOO鋼的基礎(chǔ)上，又開發(fā)出了抗拉強度達到2172MPa的AerMet310 鋼。AerMet310 的抗拉強度比 AerMetlOO 高出 200MPa,與 Marage300 鋼相比，AerMet310的屈強比較小，因而可在斷裂前吸收較多的塑變能量。而AerMet310的比強度(27.9km)高于 AerMetlOO 和 Marage300,甚至高于 Ti_6Al_4V 欽合金(25.4km)。
[0003]最新的研究成果是美國Carpenter公司的AerMet340,其在AerMet310的基礎(chǔ)上，進一步提高C、Cr、Mo和Co，實際強度達到2379MPa。其比強度大于現(xiàn)有的鈦合金，在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。
[0004]雖然AerMet系列材料性能優(yōu)異，但由于時效溫度低、抗過時效性差，隨強度的提高塑韌性下降很快，雖然強度由AerMetlOO的1965MPa提高到AerMet310的2347MPa，但斷裂韌性有126MPam1/2降低至37MPam1/2，特別是時效穩(wěn)定性差，對溫度波動敏感，實際操作中需要控制時效溫度在+3以內(nèi)，因此隨強度的提高反而降低了在工程應(yīng)用上的可能性。
[0005]M54雖然具有良好的經(jīng)濟性和回火穩(wěn)定性，但進一步提高強度存在大量困難，由于大量的降低Co含量，必須依靠較高的W、Mo復合添加獲得相應(yīng)的析出驅(qū)動力和強化效果，結(jié)果同AerMet系列材料相比，M54的時效溫度和時間分別由482°C 5小時提高到515°C 10小時，但即便如此，M54由于較高的W含量的加入，需要非常高的固溶溫度，由AerMetlOO鋼的885°C提高到1060°C以上，由此帶來的效果是原奧氏體晶粒度比AerMet系列材料粗化了
2-3級，組織變得粗大。。
[0006]因此需要找到一種材料，強度與AerMet系列相當，課題滿足2100_2400MPa的輕度需求，同時具有良好塑韌性和優(yōu)良抗過時效能力的鋼種，具有良好強韌性配合和熱處理工藝性，兼有良好的經(jīng)濟性，具有在工程應(yīng)用前景。
[0007]AerMet系列材料的化學成分和力學性能對比見表1和表2。
[0008]表1典型二次硬化型超高強度鋼的化學成分(wt.% )
[0009]

【權(quán)利要求】
1.1ONilOCo高韌性二次硬化超高強鋼，其特征在于，化學成分重量百分數(shù)為:C0.20-0.45 %，Cr0.5-3.5 %，Ν?7.00-12.0 %，Co8.00-12.00 %, Mol.00-5.00 %，V^0.30% ,Nb ^ 0.20%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.—種權(quán)利要求1所述超高強鋼的制備方法，采用真空感應(yīng)或爐外精煉+真空自耗重熔或真空感應(yīng)或爐外精煉+電渣重熔冶煉工藝，其特征在于，控制的工藝參數(shù)如下: 鋼錠進行1180~1230°C均勻化處理，5小時≤時間≤80小時；裝爐溫度≤650°C ； 合金在1180~850°C區(qū)間均能夠熱加工，加熱溫度:1160~1180°C，1100°C≤開鍛溫度≤1150°C，80(rC≤終鍛溫度≤9000C ； 成品退火制度:正火:1035~1065°C，1小時≤保溫≤3小時；回火:640~700°C，5小時≤保溫≤40小時； 最終熱處理:淬火處理:加熱到1050±35°C，熱透后保溫1-1.5小時，油淬；或空冷或者用惰性氣體進行真空熱處理，隨后進行深冷處理，在_73°C保溫1-8小時，然后在空氣中升到室溫； 回火處理:加熱到480~540°C，熱透后保溫5-8小時，空冷；或進行二次回火處理。
【文檔編號】C22C38/52GK104073736SQ201410313536
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】王春旭, 厲勇, 劉憲民, 黃順喆, 韓順, 田志凌, 趙世春, 趙志國, 楊旭, 許廣興, 景綠路, 趙博, 樓瑞祥, 王瑞, 李建新, 龐學東 申請人:鋼鐵研究總院