[发明专利]具有改进的耐接触疲劳性的钢制品及其制造方法

权利要求书

1.一种具有耐接触疲劳性的钢制品，其包含马氏体不锈钢体，该不锈钢体具有硬化的表面层和芯，其中该硬化的表面层包含在回火的马氏体基体中的M₇C₃碳化物。

2.根据权利要求1所述的钢制品，其中该硬化的表面层包含至少1.6wt％的碳。

3.根据权利要求2所述的钢制品，其中该硬化的表面层包含1.6-2.4wt％的碳。

4.根据权利要求1所述的钢制品，其中该硬化的表面层的深度等于或者大于该钢制品在使用中经历最大剪切应力时的深度。

5.根据权利要求4所述的钢制品，其中该硬化的表面层的深度是至少0.001英寸。

6.根据权利要求1所述的钢制品，其中该钢制品包含一种或多种的Cr、Ni、Mo、Co、Mn和V。

7.根据权利要求6所述的钢制品，其中该钢制品包含11-15wt％的Cr，1.5-3.5wt％的Ni，1-3wt％的Mo，3-8wt％的Co，最高可达1.5wt％的Mn，和0.1-1wt％的V。

8.根据权利要求6所述的钢制品，其中该硬化的表面层中回火的马氏体基体与所述芯相比富含Ni和Co。

9.一种制造具有耐接触疲劳性的马氏体不锈钢制品的方法，其包含：

a)提供具有ASTM#6或更小的预先奥氏体晶粒度的马氏体不锈钢制品；

b)对该钢制品表面渗碳；

c)溶液处理该钢制品；

d)将该钢制品进行第一次回火；

e)硬化该钢制品；

f)在低于0°F的温度冷却该钢制品；和

g)将该钢制品进行第二次回火，

其中该钢制品在渗碳和热处理后具有硬化的表面层，其包含在回火的马氏体基体中的M₇C₃碳化物。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含下面的一种或多种：将该钢制品在1600°F-1700°F进行渗碳，将该钢制品在1750°F-2000°F溶液处理20-120分钟，将该钢制品在1000°F-1250°F进行2-5小时的第一次回火，将该钢制品在1900°F-2000°F硬化15-60分钟，将该钢制品在-100°F到-320°F冷却至少1小时，和将该钢制品在925°F-975°F进行2-3小时的第二次回火。

11.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含一种或多种下面的另外的步骤：

a)在溶液处理该钢制品之后和第一次回火该钢制品之前，快速淬火该钢制品来防止在晶界上的任何碳化物沉淀；和

b)在硬化该钢制品之后和在低于0°F的温度冷却该钢制品之前，快速淬火该钢制品到低于马氏体起始(M_s)温度的温度。

12.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含将最后的回火步骤重复一次或多次。

13.根据权利要求9所述的方法，其中该硬化的表面层包含至少1.6wt％的碳。

14.根据权利要求13所述的方法，其中该硬化的表面层包含1.6-2.4wt％的碳。

15.根据权利要求9所述的方法，其中该硬化的表面层的深度等于或者大于该钢制品在使用中经历最大剪切应力时的深度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中该硬化的表面层的厚度是至少0.001英寸。

17.根据权利要求9所述的方法，其中该钢制品包含一种或多种的Cr、Ni、Mo、Co、Mn和V。

18.根据权利要求17所述的方法，其中该钢制品包含11-15wt％的Cr，1.5-3.5wt％的Ni，1-3wt％的Mo，3-8wt％的Co，最高可达1.5wt％的Mn，和0.1-1wt％的V。

19.根据权利要求9所述的方法，其中在渗碳之前，对该钢制品进行精炼处理，其包含：

a)正火该钢制品；

b)快速淬火该钢制品；和

c)亚临界退火该钢制品。

20.根据权利要求19所述的方法，其中该精炼处理进一步包含下面的一种或多种：在1600°F-1800°F正火和浸泡1-2小时，和在1050°F-1300°F亚临界退火4-24小时。