[发明专利]一种形变诱发马氏体时效不锈钢及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明属于铁镍基马氏体沉淀硬化型合金领域，具体涉及到一种具有高强高韧和高耐腐蚀性能的形变诱发马氏体时效不锈钢及其加工工艺，它是主要应用于航空、航天、机械制造、原子能等重要领域的新型材料。

背景技术

超高强度马氏体时效钢的研究、发展和改进等都与航空航天等高技术领域对材料提出更高的要求密切相关。现有的超高强度钢30CrMnSiNi2A、300M、18Ni钢等已经大量应用于航空航天飞行器的重要部件，其强度级别在1600MPa以上，断裂韧性K_IC在80MPa·m^1/2以上。但是其耐腐蚀性能，特别是耐海洋环境腐蚀性能较差，不能满足海水等腐蚀介质环境下构件用钢的要求。因此，从现有的不锈钢中寻找可能成为候选钢种的材料，或者进行新型不锈钢钢种的开发尤为重要。马氏体时效不锈钢是不锈钢中强度级别最高的一种，因此其成为研究开发的热点。国内外典型马氏体时效不锈钢的化学成分如表1所示，可以看出，为保证较好的强韧性配合，这些材料的碳含量均在0.05wt％以下，同时还添加适量的Cr、Ni、Co、Mo等重要合金元素，以保证它的综合性能指标。有些钢中也添加了Ti、Al、Cu、Si、Nb等微量元素，以起到强化和耐腐蚀等作用。表2列出了表1中所列钢种的基本力学性能，不难看出马氏体时效不锈钢的强度普遍偏低，当强度较高时，延伸率则严重不足。在航空航天领域，目前应用最广泛的马氏体时效不锈钢包括17-4PH、15-5PH和13-8Mo等。这些材料在经过450～500℃的时效处理后，可以获得良好的抗应力腐蚀性能以及较高的抗拉强度，但是其最高强度也仅达到1500MPa。而一些强度达到2000MPa的马氏体时效不锈钢，如美国用于C5A以及C17等运输机发动机装备材料上的AFC-77，其韧性很低，仅为20MPa·m^1/2。由此可见，如何兼顾强度韧性以及耐腐蚀性能，以使材料满足不断发展对其综合性能指标的更高要求，是冶金和材料工作者改进现有钢种和设计新材料所面临的主要问题。因此，为了发展我国的航空航天等重要领域，需自行研制能具有高强度高韧性同时兼具高耐腐蚀性能的新型马氏体时效不锈钢。

表1国内外典型马氏体时效不锈钢的化学成分

表2国内外典型马氏体时效不锈钢的力学性能