铁合金中的V可被限制为大约6%以下，而Ti可被限制为大约0. 2%以下。
[0022] 在铁合金中，至少存在大约0. 1 %的Mn，其主要用于铁合金的脱氧。Mn被认为同样 有利于铁合金所提供的高强度。如果存在过多的Mn，在淬火后将剩余不需要的残余奥氏体 (retained austenite),从而由铁合金所提供的高强度将受到不利的影响。在本发明的一 个实施例中，铁合金包括大约1.0%以下的Μη。在另一个实施例中，铁合金包括大约0.7% 以下的Μη。
[0023] Si利于铁合金的耐回火性以及可硬化度。因而，铁合金含有至少大约0. 1 %的硅。 过多的硅将有害地影响铁合金的强度、韧度以及可锻性。为了避免这类不利的影响，Si被 限制为大约1.2 %以下。在另一实施例中，铁合金含有大约1.0 %以下的硅。
[0024] 由于Cu有利于铁合金的可硬化度、强度以及可锻性，在铁合金中存在Cu。Cu同样 有利于铁合金的耐腐蚀性。铁合金可包含至少大约〇. 1 %的铜，但最好包含至少大约〇. 3% 的铜。在铁合金中，应平衡Cu和Ni，尤其是当铁合金包含非常低的Cu,或Cu不是正加入 时。因而，当铁合金包含0. 1 %以下的铜时，举例来说，为0.01 %以下的铜时，为了确保提供 有需要的强度、韧度以及可锻性，至少应存在大约3. 75%的Ni，且Ni的含量为大约4. 0%以 下。在一实施例中，Cu可为大约1.0%以下。在另一实施例中，铁合金中可包含0.7%以下 的Cu0
[0025] W与Mo相似，是碳化物形成元素，其存在有利于铁合金的强度及韧度。在铁合金中 可存在少量的钨，可达到大约〇. 2%，或钨可用作是Mo的代替物。在一典型的实施例中，铁 合金可包含大约1.0%以下的W。
[0026] Nb和Ta是和C 一起形成碳化物的碳化物形成元素，其利于铁合金中的粒径控制。 因而，在Nb和Ta的组合（Nb+Ta)含量大约为0. 5%以下时，铁合金可包含Nb和/或Ta。然 而，为了避免过多的碳化物的形成，铁合金可包含大约〇. 01 %以下的Nb和/或Ta。
[0027] 在本发明的一实施例中，铁合金中可存在多达大约0. 25%的Al，其来自熔炼时的 脱氧添加物。在另一实施例中，铁合金可包括大约0.0 l %以下的Al。
[0028] 作为主熔炼期间的稀土金属混合物添加物，在铁合金中可存在多达大约0. 01 %的 Ce和/或La。通过与铁合金中S和/或氧（0)的组合，稀土金属混合物添加物有利于铁合 金的韧度，从而限制可能存在的硫化物以及氧硫化物-夹杂物的尺寸和形状。源自这样的 添加物，在另一实施例中，铁合金可包含大约〇. 006%以下的Ce,而在另一实施例中，铁合 金可包含大约〇. 005%以下的La。
[0029] 如前所述，铁合金中的余量为Fe，以及一些常见的杂质，这些杂质存在于钢的已知 级别中，用于相似的目标或服务。关于此，磷（P)被限制为大约0.01%以下。在另一实施例 中，铁合金含有在铁合金中大约0.005%以下的P。同样地，S被限制为在铁合金中大约为 0.002%以下。在另一实施例中，铁合金含有大约为0.0005%以下的S。
[0030] 现在，将描述一种根据本发明的铁合金制品的制备方法。首先，铁合金颗粒将通过 以上所述的组合物制备而成，或通过根据本发明而来的其他高韧度马氏体组合物。
[0031] 铁合金制品可典型地使用已知的真空感应熔炼（V頂）来制备，并通过真空电弧熔 炼（VAR)工序技术来提纯。然而，由于在用于近净成型工序的航天工业中的需要，基于本发 明的铁合金制品可使用粉末冶金工序制备而成。
[0032]总的来说，根据本发明，使用粉末冶金工序制备铁合金制品的方法包括，将组合物 熔炼成液态，将液体雾化为金属粉末，将金属粉末压紧形成为铁合金制品。此外，在形成铁 合金制品前，使用后续制备工序，可进一步提纯组合物。
[0033] 首先，选择一混合物，该混合物与前述铁合金组合物一致。将该混合物进行处理， 例如使用感应电炉，成为液态。而后，若需要，该液体可被提纯，并可能被脱气。该液体可通 过喷嘴而分散，在喷嘴中，使用高压惰性气体，例如氩气或氮气，雾化该液体。相应地，液体 被雾化成为粉末颗粒。使用离心式滤清器，从雾化惰性气体中分离精细粉末颗粒，而粗糙的 粉末颗粒经由气体沉降并在一聚合腔中集合。精细粉末颗粒以及粗糙颗粒而后均使用一筛 子进行筛选从而收集相似尺寸的颗粒，其可混合在一起从而使粉末颗粒均匀。
[0034] 由于粉末颗粒的表面上可能吸收有气体，可实施脱气从而降低粉末颗粒表面的气 含量。例如，可能需要降低氧气的含量。相应地，粉末颗粒可置于一容器中，并进行真空热 脱气（vacuum hot outgassing)处理从而去除氧化物，其可造成降低可锻性以及韧度的边 界问题。脱气使用粉末颗粒中固有的C来除去氧化物。因而，其有可能将氧的含量减少到 大约< 20ppm，或有可能到< lOppm。
[0035] 随后，粉末颗粒使用致密技术，例如，热等静压（HIP)进一步处理。
[0036] 在一典型的实施例中，粉末颗粒可使用HIP致密化，其中，将粉末颗粒装入一容器 中，并随后使用HIP制备从而消除内部的微孔，并确保粉末颗粒被压实至固态。粉末颗粒上 被加温加压至温度为2050° F，而压力为15ksi，从而提供出一密集的、整块的铁合金制品。 密集的、整块的铁合金制品可直接使用或被进一步处理，例如通过锻造或其他常见热加工 方法进一步处理从而将密集的、整块的铁合金制品成型或形成为可使用的组分。
[0037] 在另一实施例中，粉末颗粒可通过快速锻造工序致密化。例如，一介质围绕一罐粉 末颗粒放置并由一压力平均地施加载荷从而使粉末颗粒致密化。
[0038] 本领域技术人员应当理解，也可使用其他已知的致密化技术，包括挤压工序。
[0039] 如前所述的铁合金制品可基于上述工序步骤处理从而提供一系列性质，这些性质 对不限于起落架部件、结构部件、活动轨道、板式轨道、配件及其他应用在内的航空结构部 件特别有用。
[0040] 在本说明书中所使用的术语及表达，仅作为说明而非限制。在使用这样的术语及 表达时，并非意在排除所示出的、描述的特征或其一部分的任何等效替代物。应被理解的 是，在本发明以及权利要求所描述的范围内，可能存在许多的变化方式。
【主权项】
1. 一制备铁合金制品的方法，其步骤包括： 将铁合金组合物熔炼成液态； 将液体雾化并固化为粉末颗粒； 脱气以去除粉末颗粒表面的氧气；以及 将粉末颗粒致密化形成整块的制品。2. 如权利要求1所述的方法，其中，将粉末颗粒致密化的步骤使用热等静压（HIP)实 施。3. 如权利要求2所述的方法，其中，脱气在放置在一容器中的粉末颗粒上被实施。4. 如权利要求1所述的方法，其中，通过高压惰性气体实施雾化。5. 如权利要求4所述的方法，其中，高压惰性气体为氮气。6. 如权利要求4所述的方法，其中，高压惰性气体为氩气。7. 如权利要求1所述的方法，其中，整块的制品是由放置在一容器中的粉末致密化的。8. 如权利要求1所述的方法，进一步包括依照尺寸分离粉末颗粒的步骤。9. 如权利要求8所述的方法，其中，分离的粉末颗粒被混合形成一均匀的混合物。10. 如权利要求1所述的方法，进一步包括使用筛子筛选粉末颗粒的步骤。11. 如权利要求10所述的方法，其中，分离的粉末颗粒被混合形成一均匀的混合物。12. 如权利要求1所述的方法，其中，使用真空热脱气来实施脱气从而去除粉末颗粒表 面上的氧化物。13. 如权利要求12所述的方法，其中，脱气降低最终致密化产品的体积氧含量至大约 20ppm〇14. 如权利要求13所述的方法，其中，脱气降低最终致密化产品的体积氧含量降低至 大约<lOppm。15. 如权利要求1所述的方法，进一步包括将粉末颗粒填充入一容器的步骤。16. 如权利要求1所述的方法，进一步包括锻造整块制品的步骤。17. 如权利要求1所述的方法，进一步包括热加工整块制品的步骤。18. 如权利要求1所述的方法，其中，以wt%为单位，铁合金组合物大约包括：其中，该组合物的余量为Fe和常见的杂质，杂质包括大约0.01%以下的磷以及大约 0. 002%以下的硫。19. 如权利要求18所述的方法，其中，以wt%为单位，铁合金组合物大约包括：其中，该组合物的余量为Fe和常见的杂质，杂质包括大约0. 005 %以下的磷以及大约 0. 0005%以下的硫。
【专利摘要】公开了一种制备铁合金制品的方法。其包括以下步骤：将铁合金组合物熔炼成液态，将液体雾化并固化为粉末颗粒，脱气以去除粉末颗粒表面的氧气，并将粉末颗粒致密化为整块的制品。
【IPC分类】B22F9/08, C22C38/52, B22F3/15
【公开号】CN105081336
【申请号】CN201510259261
【发明人】戴维·E·沃特, 蒂莫西·R·阿姆斯特朗, 戴维·A·赫尔米克, 迈克尔·L·施密特
【申请人】Crs控股公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年5月20日
【公告号】CA2891863A1, EP2947162A2, US20150118095