[发明专利]一种粉末冶金改性低合金超高强度钢及其制备方法

权利要求书

1.一种粉末冶金改性低合金超高强度钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1) 改性元素设计：选取Mn、Cr、Ni中的至少一种作为改性元素；选取低合金超高强度钢雾化粉末作为基体粉末；并根据炉冷速度以及CCT曲线设计出优化的改性元素的添加量；

当改性元素含有Mn且烧结后的冷却速度为5~12℃/min时，Mn的添加量为2.5-3.5wt.%；

当改性元素含有Mn且烧结后的冷却速度为12.01~24℃/min时，Mn的添加量为2-2.49wt.%；

当改性元素含有Mn且烧结后的冷却速度为24.01~48℃/min时，Mn的添加量为1.5-1.99wt.%；

当改性元素含有Mn且烧结后的冷却速度为48.01~60℃/min时，Mn的添加量为1-1.49wt.%；

当改性元素含有Cr且烧结后的冷却速度为1~3℃/min时，Cr的添加量为4-4.5wt.%；

当改性元素含有Cr且烧结后的冷却速度为3.01~5℃/min时，Cr的添加量为3-3.99wt.%；

当改性元素含有Cr且烧结后的冷却速度为5.01~12℃/min时，Cr的添加量为2-2.99wt.%；

当改性元素含有Cr且烧结后的冷却速度为12.01~24℃/min时，Cr的添加量为1.5-1.99wt.%；

当改性元素含有Cr且烧结后的冷却速度为24.01~48℃/min时，Cr的添加量为1-1.49wt.%；

当改性元素含有Cr且烧结后的冷却速度为48.01~60℃/min时，Cr的添加量为0.5-0.99wt.%；

当改性元素含有Ni且烧结后的冷却速度为1~3℃/min时，Ni的添加量为4.5-5wt.%；

当改性元素含有Ni且烧结后的冷却速度为3.01~5℃/min时，Ni的添加量为3.5-4.49wt.%；

当改性元素含有Ni且烧结后的冷却速度为5.01~12℃/min时，Ni的添加量为2.5-3.49wt.%；

当改性元素含有Ni且烧结后的冷却速度为12.01~24℃/min时，Ni的添加量为2-2.49wt.%；

当改性元素含有Ni且烧结后的冷却速度为24.01~48℃/min时，Ni的添加量为1.5-1.99wt.%；

当改性元素含有Ni且烧结后的冷却速度为48.01~60℃/min时，Ni的添加量为1-1.49wt.%；

(2) 改性混合粉末制备：

称取低合金超高强度钢雾化粉末以及改性元素粉末，在保护气氛下进行混料，得到改性混合粉末；定义改性元素粉末的平均粒径为M，低合金超高强度钢雾化钢粉的平均粒径为N，且M/N=1/14~2/7；

(3) 热等静压烧结：

将改性混合粉末置于钢制包套中，脱气封焊后置于热等静压机中进行烧结，烧结温度选取1200~1400℃，保温时间选取1~5h，随炉冷却至室温，得到粉末冶金改性低合金超高强度钢；定义热等静压烧结温度为T，烧结时间为t，烧结系数为C=T*t^1/2；

烧结系数C应满足以下关系：当1/14≤M/N≤1/7时，1400≤C≤2100；当1/7＜M/N≤2/7时，2100＜C≤3000。

2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金改性低合金超高强度钢的制备方法，其特征在于：低合金超高强度钢选自30CrMnSiNi2A、40CrNi2Si2MoVA、42CrNi2Si2MoVA中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金改性低合金超高强度钢的制备方法，其特征在于：将低合金超高强度钢棒料通过雾化制粉方式制成球形粉末，得到低合金超高强度钢雾化粉末。

4.根据权利要求3所述的一种粉末冶金改性低合金超高强度钢的制备方法，其特征在于：所述雾化制粉方式包括水雾化、气雾化和等离子旋转电极雾化中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金改性低合金超高强度钢的制备方法，其特征在于：所用的雾化粉末平均粒径N为30μm~130μm。