[发明专利]Co-free复合强化二次硬化超高强度钢及制备方法

说明书

一种Co‑free复合强化二次硬化超高强度钢及制备方法，属于合金钢技术领域.化学成分重量百分数为：C 0.20‑0.50％，Cr 1.0‑5.0％，Ni 10.00‑30.0％，Al 0.50‑3.0％，Mo 1.0‑5.0％，W≤2.0％,V≤0.30％,Nb≤0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质。该合金可采用真空感应+真空自耗重熔或真空感应+电渣重熔冶炼工艺。优点在于，与现有技术相比综合性能良好，具有超高强度和良好塑韧性，热处理工艺性能优良，具有较高的回火稳定性和抗过时效能力，节约了战略资源Co元素含量，提高了经济性。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，特别涉及一种经济型Co-free复合强化二次硬化超高强度钢Air360及制备方法，综合性能良好，具有较高抗拉强度和良好塑韧性，热处理工艺性能优良，具有较高的回火稳定性和抗过时效能力，节约了战略元素Co，经济性强。

背景技术

随着航空和宇航工业的发展，特别是航空构件采用耐久性/损伤容限设计准则后，对材料提出了更高的要求，要求材料具有更高的强度、韧性及合理的屈服/强度比。尤其是新型飞机发展的需求，目前对可用于耐久性损伤容限设计的2000MPa及以上级的超高强度钢的需求日益迫切。最新的应用成果是美国的AerMet100钢，一种采用二次硬化强化马氏体型超高强度钢，具有1930MPa以上的抗拉强度和110MPam^1/2的优良的断裂韧性，已经广泛应用于先进飞机的起落架等领域。近年美国Carpenter公司在AerMet100钢的基础上，又开发出了抗拉强度达到2172MPa的AerMet310钢。AerMet310的抗拉强度比AerMet100高出200MPa，与Marage300钢相比，AerMet310的屈强比较小，因而可在断裂前吸收较多的塑变能量。而AerMet310的比强度(27.9km)高于AerMet100和Marage300，甚至高于Ti-6Al-4V钛合金(25.4km)。美国Carpenter公司最新开发了M54钢，并于2013年在世界范围内申请了专利，主要思路是采用W、Mo复合析出强化、降低Co含量，其与AerMet系列材料的化学成分和力学性能对比见表1和表2。

表1典型二次硬化型超高强度钢的化学成分(wt.％)