[发明专利]一种稀土超强钢及其制备方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种稀土超强钢及其制备方法。本发明在马氏体时效钢中添加微量稀土元素，减少了Ni的使用量，并且取消了Co的使用，显著降低了成本；本发明得到的稀土超强钢在室温(20℃)下的抗拉强度不低于2000MPa，延伸率不低于9％，具有较高的抗拉强度和优异的韧性，克服了传统马氏体时效钢强度高但塑性低的问题。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种稀土超强钢及其制备方法。

背景技术

马氏体时效钢是以无碳或低碳铁镍马氏体为基体，通过在500℃左右时效热处理之后，产生金属间化合物析出强化的高强度钢，广泛应用于军工、航空、航天和原子能等领域。主要包括18Ni、20Ni和25Ni这3个典型系列，其中以18Ni系列的制造工艺最为容易且应用最为广泛。马氏体时效钢主要通过固溶强化、相变强化和时效强化相结合，来实现合金的超高强度，其中，时效强化作用对强度的贡献最大。典型的马氏体时效钢如18Ni，通过固溶处理后淬火，然后再经过500℃左右时效处理，使第二相颗粒弥散析出达到强化基体的作用。在时效处理的初期，马氏体时效钢中首先发生调幅分解，溶质原子通过上坡扩散形成Ni-Mo-Ti富集区，进而形成细小的Ni₃Mo、Ni₃Ti、Fe₂Mo等沉淀析出相，在变形过程中，这些析出相会与位错、层错发生强烈的交互作用，从而达到提高材料强度的目的。

马氏体时效钢主要通过在Fe-Ni合金中添加Co、Mo、Ti、Al等强化合金元素而来达到调节组织、控制析出相等作用。随着强度级别的提高，合金元素的使用量也逐渐升高。其中，Co元素的大量使用导致马氏体时效钢的成本也大大升高，限制了其广泛使用。此外，由于传统马氏体时效钢中析出颗粒与基体之间为半共格界面，会产生较大的非均匀分布的共格畸变，从而增大材料在变形过程中产生裂纹的倾向，使该合金在具有很高强度的同时，无法同时保持较好的塑性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土超强钢，在降低成本的同时增强钢的强度和韧性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种稀土超强钢，包括如下质量百分含量的组分：Ni 13.00～16.00％，Al 0.30～4.00％，Mo 0～4.00％，Nb 0.60～0.80％，C 0.03～0.08％，B 0.01～0.02％，Mn2.10～5.50％，W 0.10～0.20％，稀土0.005～0.10％，Fe余量。

优选的，所述稀土为La和/或Ce。

优选的，当所述稀土为La与Ce的混合物时，所述稀土超强钢中各组分的质量百分含量为：0.01％≤La≤0.1％，0.005％≤Ce≤0.09％，Ni 13.00～16.00％，Al 0.30～4.00％，Mo 0～4.00％，Nb 0.60～0.80％，C 0.03～0.08％，B 0.01～0.02％，Mn 2.10～5.50％，W 0.10～0.20％，Fe余量。

优选的，当所述稀土为La或Ce时，所述稀土超强钢中各组分的质量百分含量为：Ni13.00～15.00％，Al 0.30～4.00％，Mo 0～4.00％，Nb 0.60～0.80％，C 0.03～0.08％，B0.01～0.02％，Mn 2.10～5.50％，W 0.10～0.20％，稀土0.005～0.10％，Fe余量。

优选的，所述B与稀土的质量比为1～10：1。

本发明提供了上述技术方案所述的稀土超强钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将对应所述稀土超强钢组分的铸坯在1200±15℃下依次进行保温和锻造，空冷后得到锻坯；

(2)将所述步骤(1)中锻坯加热至905±15℃进行保温，得到坯料；