[发明专利]一种优化合金配置的中合金超高强度钢

说明书

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，涉及一种优化合金配置的中合金超高强度钢，其中合金元素的合理配置使强韧性水平达到了高合金二次硬化钢的水平，并且材料成本与低合金超高强度钢相当，特别适合在大型结构件上使用。

背景技术

超高强度钢的技术发展对于社会和经济发展具有重要的地位，现有的三类超高强度钢为低合金超高强度钢、高合金二次硬化超高强度钢和马氏体时效钢，其发展前景如下：低合金超高强度钢越来倾向于多元合金化提高强韧性，如从Cr、Ni、Mo合金化的AISI 4340超高强度钢演变出Cr、Ni、Mo、Si合金化的300M；高合金二次硬化超高强度钢依靠材料洁净化提高强韧性，如现有的AF1410、AerMet100等，除进一步降低有害杂质元素外，将Si、Mn等也视为杂质元素来控制，因此其强韧性高于早期的HY180、9Ni-4Co和F175(9Ni-5Co)等，但在提高强韧性的同时，材料成本也越来越高；传统的含钴18Ni(250)、18Ni(300)等马氏体时效钢强韧性最好，但因含有较多的Co、Ni和Mo，材料成本十分昂贵，目前主要以降低材料成本为研究目标，如无钴T200、T250马氏体时效钢的开发。

总之，传统的三类超高强度钢强韧性潜力已十分有限，即使再有提高也会使材料成本进一步提升。因此，开发多元合金配置的中合金超高强度钢已成为超高强度钢重要的发展方向。上世纪末研制的中合金G50超高强度钢(4.5％Ni、1.9％Si、1.0％Cr、0.6％Mo)，其强韧性水平超过9Ni-5Co(F175)高合金二次硬化超高强度钢，但材料成本低50％以上；近期研制的G31超高强度钢(3.3％Cr、1.0％Ni、1.4％Si、0.5％Mo)强韧性水平与G50钢相当，材料成本进一步下降。本发明研制了Cr、Ni、Mo、Si和W多元优化配置的中合金超高强度钢，其中W与其它合金元素的合理配置使强韧性水平再提高一个层次，但材料成本仅与AISI 4340、300M和30CrMnSiNi2等低合金超高强度钢相当，因此具有明显的优势。其中，表1为本发明与上述几种现有钢种的主要合金元素表。

表1本发明与对比钢主要合金元素(mass％)

  钢种  C  Co  Ni  Cr  Mo  W  Si  Mn  9Ni-5Co  0.20  5.5  9.0  2.0  2.0  /  /  /  AF1410  0.16  14.0  10.0  2.0  1.0  /  /  /  G50  0.28  /  4.5  1.0  0.6  /  1.9  0.6  本发明  0.30  /  1.0  3.4  0.5  0.7  1.4  0.6