專利名稱：馬氏體時效鋼的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于合金鋼領域。適用于鐵基Ni-Co-Mo-Ti類彈性馬氏體時效鋼。
作為超高壓傳感器等高負荷彈性敏感元件，則要求材料具有很高的屈服強度和斷裂韌性，以及良好的工藝性能。目前國內(nèi)外用于該領域的彈性馬氏體時效鋼材料主要是18Ni(300)和18Ni(350)兩種。而18Ni(300)鋼實際強度偏低，其σ0.2下限值的1790MPa;18Ni(350)雖然強度高，但Klc值較低，一般在35MPa
左右。日本特許公開昭54-162616介紹一種半硬質(zhì)磁石材料，該材料適用于制做磁滯電機轉(zhuǎn)子的半硬磁材料，其σb≤190kgf/mm2(約1862MPa)，但沒有Klc數(shù)據(jù)，不適用于高負荷彈性元件。另外昭57-16116介紹一種適于制作模具、車軸和其它傳動軸用的材料，通過噴丸處理來改善材料表面性能。這種材料與本發(fā)明用途相差較遠，而又沒給出相應的對比數(shù)據(jù)，因此不適用制作尺寸精密的高負荷彈性敏感元件。
本發(fā)明的目的是制造一種具有強韌性好的，彈性極限高的，彈性滯后小的，在彈性范圍內(nèi)線性關(guān)系好的和工藝性好的彈性馬氏體時效鋼。
根據(jù)本發(fā)明目的，我們采用鐵基Ni-Co-Mo-Ti系馬氏體時效鋼，并加入適量的稀土元素，以提高鋼的強韌性，獲得一種新型高彈性馬氏體時效鋼。本發(fā)明鋼的具體化學成分(重量%)為C≤0.02%Ni 17.5～18.5% Co 9.5～10.5% Mo 4.0～4.5% Ti 1.0～1.2% Al 0.05～0.15% Si≤0.10% Mn≤0.10% S≤0.008% P≤0.008% RE 0.005～0.015%其余為Fe。
本發(fā)明鋼是在Fe-Ni馬氏體基體中通過Mo、Ti等合金元素而形成金屬間化合物來強化的。C在鋼中是有害元素，它能使基體韌性下降，還與Ti生成TiC或Ti(C、N)等有害相，顯著降低鋼的韌性。因此C越低越好，在本發(fā)明鋼中C含量為≤0.02%。Ni是保證鋼韌性的重要元素，當Ni含量低于10%時，鋼的韌性顯著降低。時效時Ti、Mo均以Ni3Ti、Ni3Mo金屬間化合物形式存在。這兩種強化相的形成都會消耗Ni，因此鋼中Ni含量低于17%時就很難保證基體中Ni含量達到10%以上。Ni又是降低馬氏體點的元素，當Ni含量高于21%時，固溶處理后馬氏體轉(zhuǎn)變不完全，有部分殘余奧氏體，鋼的強度下降。因此Ni含量應為17.5～18.5%。Co在鋼中的主要作用有三條;①降低Mo在鋼中的溶解度，促進含Mo的金屬間化合物的析出，隨Co量增加，鋼的強度被提高。②提高Ms點，保證鋼固溶后獲得全馬氏體組織。③提高馬氏體的穩(wěn)定性，并使亞結(jié)構(gòu)保持到較高的強度，從而提高鋼的抗過時效能力。為了提高鋼的強度，本發(fā)明鋼Co含量為9.5～10.5%。Mo、Ti都是本發(fā)明鋼的強化元素。時效后鋼中Ti幾乎全部形成彌散的Ni3Ti金屬間化合物強化相，而Mo能防止Ni3Ti在晶體上析出。Mo能提高鋼的強度和改善鋼的韌性，但Mo含量過高，固溶后容易出現(xiàn)殘留的金屬間化合物，因此Mo含量在4-5%。而Ti在鋼中隨含量增多則強度增高，但隨Ti含量增加鋼的韌性則會降低，而且成分易偏析，在本發(fā)明鋼中Ti含量為1.0～1.2%。Al在本發(fā)明鋼中作為脫氧劑而加入的，其加入量為0.05～0.15%。RE在本發(fā)明鋼中不但可以進一步脫氧、脫硫，改善鋼中夾雜物形態(tài)與分布，而且能提高鋼的韌性，尤其對斷裂韌性Klc更為明顯，因此RE在本發(fā)明鋼中是必要元素，其含量為0.005～0.015%。Mn、Si在本發(fā)明鋼中均屬有害元素，它們?nèi)菀自阡撝行纬裳趸飱A雜，所以其含量均不大于0.10%。
本發(fā)明鋼可以在真空感應爐中冶煉，全熔溫度約1550℃，精煉溫度約1600℃，出鋼溫度約1540℃，煉鋼時真空度為3×10-3mmHg柱以上。鋼錠經(jīng)高溫均質(zhì)化退火后，開鍛溫度為1100℃，停鍛溫度≥800℃。
本發(fā)明鋼與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有強韌性好，彈性極限高，彈性范圍內(nèi)的線性關(guān)系好，彈性滯后小和工藝性能好等特點。是一種綜合性能好的，適于制作高負荷彈性元器件的彈性馬氏體時效鋼。
實施例按照本發(fā)明鋼的化學成分范圍，采用真空感應爐冶煉了四爐鋼，其化學成分見表1，鋼錠經(jīng)1200℃加熱均質(zhì)化處理后，在1100℃～900℃溫度范圍內(nèi)鍛造成棒材，經(jīng)熱處理后的力學性能試驗結(jié)果見表2。為了對比方便，同時還冶煉了18Ni(300)和18Ni(350)兩個鋼種，其加工方法與前相同，成分含量與力學性能也均列入表1、表2中。
權(quán)利要求
1.一種彈性馬氏體時效鋼，其特征在于這種鋼的具體化學成分為(重量%)C≤0.02%Ni17.5～18.5%Co9.5～10.5%Mn4.0～5.0%Ti1.0～1.2%Al0.05～0.15%Si≤0.10%Mn≤0.10%S≤0.008%P≤0.008%RE0.005～0.015%其余為Fe。
全文摘要
本發(fā)明屬于合金鋼領域。是一種高負荷彈性的馬氏體時效鋼。本發(fā)明根據(jù)18Ni(300)、18Ni(350)兩鋼種為基礎，對其成分進行了合理的調(diào)整，并加入RE元素，使本發(fā)明鋼具有強韌性、彈性極限均有所提高，彈性范圍內(nèi)的線性關(guān)系好，彈性滯后小和工藝性能良好等特點。
文檔編號C22C38/14GK1056902SQ9110446
公開日1991年12月11日 申請日期1991年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月12日
發(fā)明者李 榮, 李殿坤, 高銀露, 張潔 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院