高強(qiáng)度、高韌性鋼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度、高韌性鋼。所述合金具有如下重量百分比組分：元素C?0.30-0.47、Mn?0.8-1.3、Si?1.5-2.5、Cr?1.5-2.5、Ni?3.0-5.0、Mo+1/2W?0.7-0.9、Cu?0.70-0.90、Co最多0.01、V+(5/9)×Nb?0.10-0.25、Ti最多0.005、Al最多0.015，F(xiàn)e余量。余量中包括為相似用途和性能制造的商品級(jí)鋼中常見的雜質(zhì)，包括不超過約0.01％的磷，不超過約0.001％的硫。還公開了一種調(diào)質(zhì)制品，其具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性。該制品由具有前述重量百分比組成的合金制成。本發(fā)明的該合金制品特征還在于在約500℉-600℉的溫度回火。
【專利說明】局強(qiáng)度、局頓性鋼
【背景技術(shù)】
所屬領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度、高韌性鋼，具體地，涉及能夠在高得多的溫度下回火而不會(huì)顯著降低拉伸強(qiáng)度的合金。本發(fā)明還涉及一種高強(qiáng)度、高韌性、回火鋼制品。
相關(guān)技術(shù)的描述
[0002]具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性的組合的時(shí)效硬化馬氏體鋼是已知的。在已知的鋼中包括在美國專利號(hào)4076525和美國專利號(hào)5087415中描述的那些。前者被稱為AF1410合金，后者以注冊商標(biāo)AERMET出售。這些合金提供的非常高的強(qiáng)度和韌性的組合是它們的組成的結(jié)果，其中包含顯著量的鎳、鈷、鑰，這些元素通常是最昂貴的合金元素。因此，相比其他不包含這些元素的合金，這些鋼以高得多的溢價(jià)出售。
[0003]最近，開發(fā)了一種鋼合金，其提供了高強(qiáng)度和高韌性的組合，而無需諸如鈷和鑰這類合金化添加劑。美國專利號(hào)7067019中描述了一種這樣的鋼。在該專利中所述的鋼是一種空氣硬化CuNiCr鋼，不包含鈷和鑰。在測試中，在'019專利中所述的合金已被證明能夠提供的約280ksi的拉伸強(qiáng)度和約90ksi V in的斷裂韌性。該合金通過調(diào)質(zhì)(hardenedand tempered)來實(shí)現(xiàn)這一強(qiáng)度和韌性的組合?；鼗饻豟度被限制到不超過約400° F,以避免合金軟化和相應(yīng)的強(qiáng)度損失。
[0004]，019專利中所述的合金不是不銹鋼，因此，它必須進(jìn)行鍍覆以抗腐蝕。用于航空航天用途的合金的材料規(guī)格要求，該合金在鍍覆之后在375° F加熱至少23小時(shí)，以除去在鍍覆過程中吸附的氫。氫必須被除去，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致合金的脆化，并對合金提供的韌性產(chǎn)生不利影響。因?yàn)檫@種合金在400° F回火，該23小時(shí)375° F的鍍覆后的熱處理會(huì)導(dǎo)致該合金制成的部件的過回火，使得其不能提供至少為280ksi的拉伸強(qiáng)度。期望獲得一種CuNiCr合金，其可被調(diào)質(zhì)以提供至少280ksi的拉伸強(qiáng)度，和約90ksi V in的斷裂韌性，且當(dāng)在調(diào)質(zhì)后在約375° F加熱至少23小時(shí)時(shí)仍能保持該強(qiáng)度和韌性的組合。
發(fā)明概述
[0005]如上所述的已知合金的缺點(diǎn)在很大程度通過本發(fā)明的合金得以解決。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種高強(qiáng)度、高韌性的鋼合金，其具有以下寬的和優(yōu)選的重量百分比組成。
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種具有良好的耐回火性的高強(qiáng)度高韌性鋼合金，所述合金包含，以重量百分計(jì)，大約:
C 0.30-0.47
Mn 0.8-1.3
Si 1.5-2.5
Cr 1.5-2.5
Ni 3.0-5.0
MO+1/2W0.7-0.9
Cu 0.70-0.90 Co最多0.01
V+(5/9) XNb 0.10-0.25
Ti 最多 0.005
Al 最多 0.015 余量是鐵和常見雜質(zhì)，其中磷限制在最多約0.01 %，硫限制在最多不超過約0.001 %，且其中
2 ≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 34。
2.如權(quán)利要求1所述的合金，其包含不超過約0.40%的碳。
3.如權(quán)利要求1所述的合金,其包含至少約0.40%的碳。
4.如權(quán)利要求1所述的合金，其包含不超過約4.5%的鎳。
5.如權(quán)利要求1所述的合金,其包含至少約4.0%的鎳。
6.如權(quán)利要求1所述的合金，其包含不超過約1.2%的錳。
7.如權(quán)利要求1所述的合金,其包含至少約1.0%的錳。
8.如權(quán)利要求1所述的合金,其包含至少約1.7%的鉻。
9.如權(quán)利要求1所述的合金，其中6≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 12。
10.如權(quán)利要求1所述的合金，其中14.(% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb)≤34。
11.如權(quán)利要求1所述的合金，其中碳限制在約0.3-0.4%，鎳限制在約3.0-4.5%，且6 ≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 12。
12.如權(quán)利要求11所述的合金,其包含至少約3.7%的鎳。
13.如權(quán)利要求11所述的合金，其包含不超過約2.2%的硅。
14.如權(quán)利要求11所述的合金,其包含至少約0.32%的碳。
15.如權(quán)利要求11所述的合金，其包含不超過約1.2%的錳。
16.如權(quán)利要求11所述的合金，其包含不超過約0.85%的銅。
17.如權(quán)利要求11所述的合金，其中％V+(5/9) X% Nb為至少約0.14%。
18.如權(quán)利要求11所述的合金，其中％V+(5/9) X% Nb不超過約0.22%。
19.如權(quán)利要求1所述的合金，其中碳限制在約0.4-0.47%，鎳限制在約4.0-5.0%，且14.5 ≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 34。
20.如權(quán)利要求19所述的合金，其包含至少約4.6%的鎳。
21.如權(quán)利要求19所述的合金，其包含不超過約2.2%的硅。
22.如權(quán)利要求19所述的合金，其包含至少約1.0%的錳。
23.如權(quán)利要求19所述的合金，其包含至少約1.9%的硅。
24.如權(quán)利要求19所述的合金，其包含至少約1.7%的鉻。
25.如權(quán)利要求19所述的合金，其包含不超過約1.9%的鉻。
26.如權(quán)利要求19所述的合金，其包含不超過約0.85%的銅。
27.一種調(diào)質(zhì)合金制品，其具有非常高的強(qiáng)度和斷裂韌性，由如權(quán)利要求1-26中任一項(xiàng)所述的合金制成，所述制品特征在于在500° F進(jìn)行回火后具有至少290ksi的拉伸強(qiáng)度和至少50ksi V in的 Kle斷裂韌性。
【文檔編號(hào)】C22C38/42GK103502498SQ201280006801
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月28日
【發(fā)明者】P·M·諾沃特尼 申請人:Crs控股公司