专利名称：一种具有良好塑性和韧性的超高强度不锈钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种不锈钢及其制造方法，尤其涉及一种超高強度不锈钢及其制造方法。
背景技术：
高強度不锈钢由于同时具有高強度和良好耐腐蚀性，而被广泛应用于航空航天、 医疗器械、石油钻探设备、轻型武器和海洋应用等领域。但近些年来，随着对航空航天ー些重要结构件性能要求的不断提高，对高强度不锈钢的強度、韧性的要求也随之提高。目前具有超高強度和高韧性匹配的实用不锈钢种较少。国内使用较多的、具有代表性的高强度不锈钢有17-4PHU5-5PH和PH13-8MO等，它们虽然具有较高的耐腐蚀性能，但强度或韧性偏低。因此，超高強度(Rm彡1900MPa)，并具有良好的塑性和韧性(A彡15%,Klc ^ 80MPa 的不锈钢在航空航天等国防尖端领域存在着广泛的应用前景。公开号为CN101205595，
公开日为2008年6月25日，名称为“强韧性超高强度不锈钢及其制造方法”的中国专利公开了ー种强韧性超高强度不锈钢。该不锈钢通过采取优化成分设计，并采用強化双真空冶炼エ艺以及大锻比锻造成形技术，使该不锈钢强度达到 Rm ^ 1800MPa，延伸率A彡11 %，断裂韧性Klc达到IOOMPa ‘。但是，该不锈钢中C、Co 含量较低，因此强度稍低。专利号为US5424028，
公开日为1995年6月13日，名称为“Case carburized stainless steel alloy for high temperature applications，，的美国专利又献公开,一种不锈钢，其不含有W。按该专利成分控制，经双真空冶炼及锻造成形后，经1050°C固溶处理，冷却到_79°C以下，然后在496 °C回火，再冷却到-196 °C ;经过三次这样的回火，可使该不锈钢的强度达到Rm彡1800MPa，延伸率达到A彡16%。公开号为JP06264189，
公开日为1994年9月20日，名称为“HIGH STRENGTH AND HIGH TOUGHNESS STAINLESS STEEL EXCELLENT IN LOW TEMPERATURE IMPACT CHARACTERISTIC AND ITS PRODUCTION”的日本专利文献提供了一种高强度高韧性不锈钢， 其Ni含量较低。按该专利成分控制，经真空熔炼和热加工成形后，经1000-1050°C固溶，冷却到-50°C以下，然后在120 475°C范围内回火，其强度可以达到Rm彡1700MPa，延伸率 A彡16%，断裂韧性Klc达到112MPa 表I.各专利化学成分对比(wt% )
权利要求
1.ー种具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢，其特征在于，其化学元素成分如下 (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 ;其余为Fe和其他不可避免的杂质。
2.如权利要求I所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，エ艺流程如下真空感应炉熔炼一浇注电扱一真空自耗炉重熔一高温均匀化扩散一锻造成材一固溶处理一深冷处理一双重时效处理；所述真空感应炉熔炼包括以下步骤(1)将除Cr以外的元素装入坩埚，将坩埚预热至400 600°C，并抽真空至<2. 7Pa ；(2)以5 10kg/min的熔化速度进行熔化；(3)全熔后，以1560 1600°C的温度进行精炼，保持时间在60 90min；(4)加入Cr，以5 10kg/min的熔化速度进行熔化；(5)Cr全熔后，再次以1560 1600°C的温度进行精炼，精炼时间控制在20 30min。
3.如权利要求2所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述真空感应炉熔炼的步骤(I)中，装入除Cr以外元素的顺序为先装入0.28 0. 32wt%的C，然后装入其余除Cr以外的元素。
4.如权利要求2所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述真空自耗炉重熔的熔速为彡4. 5kg/min，并保持真空度彡0. IPa0
5.如权利要求2所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述高温均匀化扩散的温度为1200 1300°C，时间为彡20h。
6.如权利要求5所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述锻造成材的开锻温度为彡1100°c，停锻温度为彡800°C。
7.如权利要求6所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述锻造成材步骤中，钢锭镦粗一次，镦粗至原钢锭高度的40 60%。
8.如权利要求2所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述固溶处理的加热温度为1070 1100°C，保温时间为0. 5 2h，然后油冷至室温。
9.如权利要求8所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述深冷处理的冷却温度为彡_73°C，保温时间为0. 5 2h，然后空冷至室温。
10.如权利要求9所述的具有良好塑性和韧性的超高強度不锈钢的制造方法，其特征在于，所述双重时效处理包括以下步骤(1)将钢材加热至490 510°C，保温I 4h后，油冷至室温；(2)将钢材冷却至≤-730C，保温0.5 2h后，空冷至室温；(3)将钢材加热至470 490°C，保温10 15h后，空冷至室温。
全文摘要
本发明公开了一种具有良好塑性和韧性的超高强度不锈钢，其化学元素成分如下(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；其余为Fe和其他不可避免的杂质。此外，本发明还提供这种具有良好塑性和韧性的超高强度不锈钢的制造方法，其通过采用双真空熔炼、大锻造比成形技术及特殊的热处理技术，从而进一步地使钢获得优良的强韧性。
文档编号C22C33/04GK102605279SQ20121009150
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者张景海, 田玉新, 赵肃武, 郭军霞 申请人:宝山钢铁股份有限公司