[发明专利]一种抗氢脆超高强度钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种抗氢脆超高强度钢及其制造方法，属于金属材料技术领域，用以解决现有的低合金超高强度钢的抗氢脆性能较差的问题。所述抗氢脆超高强度钢的各元素的质量百分数包括：C:0.37％～0.42％、Si:1.45％～1.80％、Mn:0.60％～0.90％、Cr:0.70％～0.90％、Ni:1.60％～2.00％、Mo:0.3％～0.5％、V:0.05％～0.1％、W:0.05％～0.5％、Ti:0％～0.03％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明的抗氢脆超高强度钢的强韧性好，抗氢脆性能好。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种抗氢脆超高强度钢及其制造方法。

背景技术

飞机起落架等关键承力构件要求材料具有超高强度、良好的韧性及抗疲劳性能，目前最为常用的是300M钢(40CrNi2Si2MoVA)，抗拉强度可达1960MPa。随着钢强度的增加，氢脆敏感性大幅增加，抗应力腐蚀能力下降，因此300M钢必须进行电镀或涂层等表面防护后才能在起落架上应用。针对这一问题，国际上开发出高CoNi合金体系的二次硬化型超高强度钢Aermet 100和Ferrium M54等钢，拥有300M同等强度级别、更高的韧性和更优越的抗应力腐蚀性能，但由于体系中昂贵合金元素的加入和高洁净冶炼工艺的要求，导致这些钢种的成本高昂，无法替代300M为代表的的低合金超高强度钢进行大范围应用。在此背景下，需要开发一种中低合金体系超高强度钢，拥有同等的强度级别、更高的抗氢脆性能，且合金及制造成本无明显上升。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种抗氢脆超高强度钢及其制造方法，用于解决以下技术问题：现有的低合金超高强度钢的抗氢脆性能较差。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种抗氢脆超高强度钢，所述抗氢脆超高强度钢的各元素的质量百分数包括：C:0.37％～0.42％、Si:1.45％～1.80％、Mn:0.60％～0.90％、Cr:0.70％～0.90％、Ni:1.60％～2.00％、Mo:0.3％～0.5％、V:0.05％～0.1％、W:0.05％～0.5％、Ti:0％～0.03％，其余为铁和不可避免的杂质。

进一步的，所述抗氢脆超高强度钢的各元素的质量百分数包括：C:0.38％～0.42％、Si:1.45％～1.70％、Mn:0.70％～0.85％、Cr:0.79％～0.89％、Ni:1.70％～1.85％、Mo:0.38％～0.45％、V:0.05％～0.077％、W:0.06％～0.4％、Ti:0.015％～0.03％，其余为铁和不可避免的杂质。

进一步的，所述抗氢脆超高强度钢的金相组织为板条马氏体+细小弥散的复合ε-碳化物+少量VC或板条马氏体+细小弥散的复合ε-碳化物+少量VC+少量(Ti,Mo)C，其中马氏体基体中固溶有W、Mo。

本发明还提供了一种抗氢脆超高强度钢的制造方法，用于制造上述抗氢脆超高强度钢，包括：

步骤S1、采用真空感应+真空自耗重熔的工艺进行冶炼得到钢锭；

步骤S2、将钢锭放入加热炉中均温，均温后进行锻造；始锻温度≥1150℃，终锻温度≥850℃；

步骤S3、锻后红送进行退火；

步骤S4、最终热处理：棒材或锻件依次经过正火、退火、淬火油冷、两次回火处理得到抗氢脆超高强度钢。

进一步的，所述步骤S2中，均温的保温温度1170～1220℃，保温时间按截面直径每25mm保温15min计算。

进一步的，所述步骤S2中，锻造过程中包括三镦三拔进行成形，锻造变形比≥6。

进一步的，所述步骤S3中，退火温度为650～670℃。

进一步的，所述步骤S4中，正火保温温度920～950℃，保温时间1～2h，空冷。