[发明专利]高强高韧结构钢

说明书

本发明属于合金钢领域。主要适用于承受冲击载荷的零部件，特别是承受高速碰撞的部件。

诸如承受冲击载荷的零部件，要求所采用的材料必须具有良好的强韧性配合和较高的抗剪切失稳能力，以及良好的抗冲击性能，即要求材料具有较高的抗拉强度和断裂韧性，以及较低的屈强比。表1列出了几种常用的超高强度钢的抗拉强度(σ_b)、屈强比(σ_0.2/σ_b)和断裂韧性(K_1c)。

              表1几种常用的超高强度钢的力学性能

  合金类型  名称  σ_b  σ_0.2/σ_b  K_1c  Mpam  低合金超  高强度钢  300M  30CrMnSiNi2A  1960  1760  0.75  0.83  71  81  马氏体时  效钢  18Ni(250)  1850  0.97  99  二次硬化  马氏体钢  9Ni-5Co  (Hp9-4-20改进  型)  1680  0.95  116

从表1看出，低合金超高强度钢300M和30CrMnSiNi2A的主要缺点是断裂韧性较低。马氏体时效钢18Ni(250)的不足是屈强比太高，抗剪切失稳能力差。二次硬化马低体钢9Ni-Co的强度偏低，并且屈强比太高，均不够理想。值得注意的是，后两类钢均含有较高的贵重元素(Co和Ni)，生产成本高，难于推广使用。

本发明的目的在于提供一种抗拉强度和断裂韧性高、屈强比低和经济性好的高强高韧结构钢。

基于上述目的，本发明的主要技术方案是在低碳的纯铁中加入镍、硅、锰、铬、钼和铌，形成中合金淬火回火钢。其具体的化学成分(重量％)为：

C 0.25-0.35％，Ni 4.0-5.0％，Si 1.7-2.5％，Mn 0.2-1.2％，Cr 0.5-1.5％，Mo 0.02-0.8％，Nb 0.01-0.04％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤50PPm，N≤50PPm，余为Fe。

化学成分的设计依据如下：

C是钢的主要强化元素，它通过固溶和形成碳化物的方式提高钢的抗拉强度。加C还可增加钢的变硬化指数，降低屈强比，从而提高钢的动态性能。但过多的C会造成断裂韧性降低，并使焊接性能变差，C含量至少为0.25％，上限不超过0.35％。