專利名稱：一種具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種不銹鋼及其制造方法，尤其涉及一種超高強度不銹鋼及其制造方法。
背景技術：
高強度不銹鋼由于同時具有高強度和良好耐腐蝕性，而被廣泛應用于航空航天、 醫療器械、石油鉆探設備、輕型武器和海洋應用等領域。但近些年來，隨著對航空航天ー些重要結構件性能要求的不斷提高，對高強度不銹鋼的強度、韌性的要求也隨之提高。目前具有超高強度和高韌性匹配的實用不銹鋼種較少。國內使用較多的、具有代表性的高強度不銹鋼有17-4PHU5-5PH和PH13-8MO等，它們雖然具有較高的耐腐蝕性能，但強度或韌性偏低。因此，超高強度(Rm彡1900MPa)，并具有良好的塑性和韌性(A彡15%,Klc ^ 80MPa 的不銹鋼在航空航天等國防尖端領域存在著廣泛的應用前景。公開號為CN101205595，
公開日為2008年6月25日，名稱為“強韌性超高強度不銹鋼及其制造方法”的中國專利公開了ー種強韌性超高強度不銹鋼。該不銹鋼通過采取優化成分設計，并采用強化雙真空冶煉エ藝以及大鍛比鍛造成形技術，使該不銹鋼強度達到 Rm ^ 1800MPa，延伸率A彡11 %，斷裂韌性Klc達到IOOMPa ‘。但是，該不銹鋼中C、Co 含量較低，因此強度稍低。專利號為US5424028，
公開日為1995年6月13日，名稱為“Case carburized stainless steel alloy for high temperature applications，，的美國專利又獻公開,一種不銹鋼，其不含有W。按該專利成分控制，經雙真空冶煉及鍛造成形后，經1050°C固溶處理，冷卻到_79°C以下，然后在496 °C回火，再冷卻到-196 °C ;經過三次這樣的回火，可使該不銹鋼的強度達到Rm彡1800MPa，延伸率達到A彡16%。公開號為JP06264189，
公開日為1994年9月20日，名稱為“HIGH STRENGTH AND HIGH TOUGHNESS STAINLESS STEEL EXCELLENT IN LOW TEMPERATURE IMPACT CHARACTERISTIC AND ITS PRODUCTION”的日本專利文獻提供了一種高強度高韌性不銹鋼， 其Ni含量較低。按該專利成分控制，經真空熔煉和熱加工成形后，經1000-1050°C固溶，冷卻到-50°C以下，然后在120 475°C范圍內回火，其強度可以達到Rm彡1700MPa，延伸率 A彡16%，斷裂韌性Klc達到112MPa 表I.各專利化學成分對比(wt% )
權利要求
1.ー種具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼，其特征在于，其化學元素成分如下 (wt % ) C 0. 16 0. 32 ；Si ^ 0. I ；Mn ^ 0. I ；Cr :10. 0 15. 0 ；Ni :6. 0 8. 0 ;Co : 13. 0 16. 0 ；Mo 1. 0 3. 0 ;W :0. 9 I. I ；V :0. 2 0. 5 ；Nb :0. 08 0. 15 ;N :彡 0. 002 ； 0 0. 0015 ;其余為Fe和其他不可避免的雜質。
2.如權利要求I所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，エ藝流程如下真空感應爐熔煉一澆注電扱一真空自耗爐重熔一高溫均勻化擴散一鍛造成材一固溶處理一深冷處理一雙重時效處理；所述真空感應爐熔煉包括以下步驟(1)將除Cr以外的元素裝入坩堝，將坩堝預熱至400 600°C，并抽真空至<2. 7Pa ；(2)以5 10kg/min的熔化速度進行熔化；(3)全熔后，以1560 1600°C的溫度進行精煉，保持時間在60 90min；(4)加入Cr，以5 10kg/min的熔化速度進行熔化；(5)Cr全熔后，再次以1560 1600°C的溫度進行精煉，精煉時間控制在20 30min。
3.如權利要求2所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述真空感應爐熔煉的步驟(I)中，裝入除Cr以外元素的順序為先裝入0.28 0. 32wt%的C，然后裝入其余除Cr以外的元素。
4.如權利要求2所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述真空自耗爐重熔的熔速為彡4. 5kg/min，并保持真空度彡0. IPa0
5.如權利要求2所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述高溫均勻化擴散的溫度為1200 1300°C，時間為彡20h。
6.如權利要求5所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述鍛造成材的開鍛溫度為彡1100°c，停鍛溫度為彡800°C。
7.如權利要求6所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述鍛造成材步驟中，鋼錠鐓粗一次，鐓粗至原鋼錠高度的40 60%。
8.如權利要求2所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述固溶處理的加熱溫度為1070 1100°C，保溫時間為0. 5 2h，然后油冷至室溫。
9.如權利要求8所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述深冷處理的冷卻溫度為彡_73°C，保溫時間為0. 5 2h，然后空冷至室溫。
10.如權利要求9所述的具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述雙重時效處理包括以下步驟(1)將鋼材加熱至490 510°C，保溫I 4h后，油冷至室溫；(2)將鋼材冷卻至≤-730C，保溫0.5 2h后，空冷至室溫；(3)將鋼材加熱至470 490°C，保溫10 15h后，空冷至室溫。
全文摘要
本發明公開了一種具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼，其化學元素成分如下(wt％)C0.16～0.32；Si≤0.1；Mn≤0.1；Cr10.0～15.0；Ni6.0～8.0；Co13.0～16.0；Mo1.0～3.0；W0.9～1.1；V0.2～0.5；Nb0.08～0.15；N≤0.002；O≤0.0015；其余為Fe和其他不可避免的雜質。此外，本發明還提供這種具有良好塑性和韌性的超高強度不銹鋼的制造方法，其通過采用雙真空熔煉、大鍛造比成形技術及特殊的熱處理技術，從而進一步地使鋼獲得優良的強韌性。
文檔編號C22C33/04GK102605279SQ20121009150
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者張景海, 田玉新, 趙肅武, 郭軍霞 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司