高强度、高韧性钢的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度、高韧性钢。所述合金具有如下重量百分比组分：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，Fe余量。余量中包括为相似用途和性能制造的商品级钢中常见的杂质，包括不超过约0.01％的磷，不超过约0.001％的硫。还公开了一种调质制品，其具有非常高的强度和断裂韧性。该制品由具有前述重量百分比组成的合金制成。本发明的该合金制品特征还在于在约500℉-600℉的温度回火。
【专利说明】局强度、局顿性钢
【背景技术】
所属领域
[0001]本发明涉及一种高强度、高韧性钢，具体地，涉及能够在高得多的温度下回火而不会显著降低拉伸强度的合金。本发明还涉及一种高强度、高韧性、回火钢制品。
相关技术的描述
[0002]具有非常高的强度和断裂韧性的组合的时效硬化马氏体钢是已知的。在已知的钢中包括在美国专利号4076525和美国专利号5087415中描述的那些。前者被称为AF1410合金，后者以注册商标AERMET出售。这些合金提供的非常高的强度和韧性的组合是它们的组成的结果，其中包含显著量的镍、钴、钥，这些元素通常是最昂贵的合金元素。因此，相比其他不包含这些元素的合金，这些钢以高得多的溢价出售。
[0003]最近，开发了一种钢合金，其提供了高强度和高韧性的组合，而无需诸如钴和钥这类合金化添加剂。美国专利号7067019中描述了一种这样的钢。在该专利中所述的钢是一种空气硬化CuNiCr钢，不包含钴和钥。在测试中，在'019专利中所述的合金已被证明能够提供的约280ksi的拉伸强度和约90ksi V in的断裂韧性。该合金通过调质(hardenedand tempered)来实现这一强度和韧性的组合。回火温`度被限制到不超过约400° F,以避免合金软化和相应的强度损失。
[0004]，019专利中所述的合金不是不锈钢，因此，它必须进行镀覆以抗腐蚀。用于航空航天用途的合金的材料规格要求，该合金在镀覆之后在375° F加热至少23小时，以除去在镀覆过程中吸附的氢。氢必须被除去，因为它会导致合金的脆化，并对合金提供的韧性产生不利影响。因为这种合金在400° F回火，该23小时375° F的镀覆后的热处理会导致该合金制成的部件的过回火，使得其不能提供至少为280ksi的拉伸强度。期望获得一种CuNiCr合金，其可被调质以提供至少280ksi的拉伸强度，和约90ksi V in的断裂韧性，且当在调质后在约375° F加热至少23小时时仍能保持该强度和韧性的组合。
发明概述
[0005]如上所述的已知合金的缺点在很大程度通过本发明的合金得以解决。在根据本发明的一个方面，提供一种高强度、高韧性的钢合金，其具有以下宽的和优选的重量百分比组成。
[0006]
【权利要求】
1.一种具有良好的耐回火性的高强度高韧性钢合金，所述合金包含，以重量百分计，大约:
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 余量是铁和常见杂质，其中磷限制在最多约0.01 %，硫限制在最多不超过约0.001 %，且其中
2 ≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 34。
2.如权利要求1所述的合金，其包含不超过约0.40%的碳。
3.如权利要求1所述的合金,其包含至少约0.40%的碳。
4.如权利要求1所述的合金，其包含不超过约4.5%的镍。
5.如权利要求1所述的合金,其包含至少约4.0%的镍。
6.如权利要求1所述的合金，其包含不超过约1.2%的锰。
7.如权利要求1所述的合金,其包含至少约1.0%的锰。
8.如权利要求1所述的合金,其包含至少约1.7%的铬。
9.如权利要求1所述的合金，其中6≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 12。
10.如权利要求1所述的合金，其中14.(% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb)≤34。
11.如权利要求1所述的合金，其中碳限制在约0.3-0.4%，镍限制在约3.0-4.5%，且6 ≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 12。
12.如权利要求11所述的合金,其包含至少约3.7%的镍。
13.如权利要求11所述的合金，其包含不超过约2.2%的硅。
14.如权利要求11所述的合金,其包含至少约0.32%的碳。
15.如权利要求11所述的合金，其包含不超过约1.2%的锰。
16.如权利要求11所述的合金，其包含不超过约0.85%的铜。
17.如权利要求11所述的合金，其中％V+(5/9) X% Nb为至少约0.14%。
18.如权利要求11所述的合金，其中％V+(5/9) X% Nb不超过约0.22%。
19.如权利要求1所述的合金，其中碳限制在约0.4-0.47%，镍限制在约4.0-5.0%，且14.5 ≤ (% Si+% Cu)/(% V+(5/9) X % Nb) ≤ 34。
20.如权利要求19所述的合金，其包含至少约4.6%的镍。
21.如权利要求19所述的合金，其包含不超过约2.2%的硅。
22.如权利要求19所述的合金，其包含至少约1.0%的锰。
23.如权利要求19所述的合金，其包含至少约1.9%的硅。
24.如权利要求19所述的合金，其包含至少约1.7%的铬。
25.如权利要求19所述的合金，其包含不超过约1.9%的铬。
26.如权利要求19所述的合金，其包含不超过约0.85%的铜。
27.一种调质合金制品，其具有非常高的强度和断裂韧性，由如权利要求1-26中任一项所述的合金制成，所述制品特征在于在500° F进行回火后具有至少290ksi的拉伸强度和至少50ksi V in的 Kle断裂韧性。
【文档编号】C22C38/42GK103502498SQ201280006801
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年1月30日 优先权日:2011年1月28日
【发明者】P·M·诺沃特尼 申请人:Crs控股公司