[发明专利]具跨尺度多相原位增强效应的耐热合金钢及其微结构调控工艺

摘要

本发明公开了一种具跨尺度多相原位增强效应的耐热合金钢及其微结构调控工艺，其特征在于其成分包括以下质量百分数wt％的合金元素C0.20～0.45，Mn1.0～2.0，Cr2.0～4.0，Ni1.5～3.0，Ti0.3～0.8，Mo0.01～0.1，Cu0.2～0.8，N0.005～0.015，RE0.001～0.008，P≤0.005，S0.005～0.01；还包括V、Nb中的任意一种或两种。本发明提供的一种具跨尺度多相原位增强效应的耐热合金钢及其微结构调控工艺，能够显著改善合金钢的强韧性、耐磨性、高温组织稳定性及力学性能并且方法简单、易于实现。

主权项

具跨尺度多相原位增强效应的耐热合金钢，其特征在于：其成分包括以下质量百分数wt%的合金元素：C：0.20~0.45，Mn：1.0~2.0，Cr：2.0~4.0，Ni：1.5~3.0，Ti：0.3~0.8，Mo：0.01~0.1，Cu：0.2~0.8，N：0.005~0.015，RE：0.001~0.008，P：≤0.005，S：0.005~0.01；还包括V、Nb中的任意一种或两种，V和Nb含量总和为0.05~0.3；余量为Fe及不可避免的杂质;其钢的制备方法包括以下步骤：S1、将耐热合金钢试加热至1100~1200℃使其奥氏体化，除Ti的碳、氮化物外，其余合金元素完全固溶于奥氏体中，然后空冷至950~1050℃进行高温预变形，变形量为15%~35%，变形速率为0.1/s~0.8/s，高温预变形后形成Ti、Nb的碳化物、氮化物或碳氮化物增强的形变奥氏体组织；S2、将S1中的形变奥氏体组织空冷至850~900℃进行多道次变形，控制各道次的时间间隔为80~900s并及时加热补温，变形总量为20%~60%，变形速率为0.2/s~1/s，多道次变形后形成Ti、Nb、V的碳化物、氮化物或碳氮化物弥散强化的形变铁素体组织，并空冷至室温；S3、对S2中的形变铁素体组织进行调质处理，淬火温度为870~890℃，保温时间为0.5~2小时，水冷至室温；回火温度为550~650℃，回火时间为1~4h，空冷至室温；所述形变奥氏体组织和形变铁素体组织均为原位相变产物，弥散相间分布于铁素体基体上，尺度为纳米到亚微米的跨尺度复合；纳米尺度增强相包括MX型碳、氮化物的多种组合，其尺寸为3~50nm；亚微米尺度增强相包括Me3C、Me23C6、Me7C3、Me2C和MeC型碳氮化合物的组合，其尺寸为100~300nm；M代表合金元素中的金属元素Ti、Nb、V和Mo，X代表碳元素或氮元素，C代表碳元素，Me代表合金元素中的金属元素Fe、Cr、Mo；所述MX型碳、氮化物的多种组合包括TiN、TiC、NbC、NbN、Ti(C,N)、Nb(C,N)、VN、VC、V(C,N)、(Ti,Mo)C、(Ti,Mo)N或(Ti,Mo)(C,N)。