奥氏体合金钢及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种奥氏体(Austenite)合金钢，包含25wt.％至31wt.％的锰、7wt.％至10wt.％的铝、1.2wt.％至1.6wt.％的碳、小于6wt.％的钼，以及平衡量的铁。本发明专利技术奥氏体合金钢具高强度、高延展性与高温强度，且密度介于6.6～6.8g/cm

Austenitic alloy steel and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
奥氏体合金钢及其制作方法
本专利技术是有关于一种奥氏体(Austenite)合金钢，特别是指一种适用于制作热加工工具的奥氏体合金钢。
技术介绍
麻田散体钢材具有优异的硬度及韧性等机械性质，因此常被用于制作热加工工具的材料，然而，麻田散体钢材的延展性不佳，而可能造成制成的热加工工具开裂的情况产生。AISIH13钢材为其中一种用于制作热加工工具的麻田散体钢材，包含0.32wt.％至0.45wt.％的碳、0.8wt.％至1.2wt.％的硅、0.20wt.％至0.50wt.％的锰、4.75wt.％至5.5wt.％的铬、1.10wt.％至1.75wt.％的钼、0.8wt.％至1.2wt.％的钒、不大于0.03wt.％的磷、不大于0.03wt.％的硫，以及平衡量的铁。所述AISIH13钢材的室温洛氏硬度最高介于55至58、伸长率介于3％至5％，因伸长率较低在使用上易脆裂，故一般使用时会将所述AISIH13钢材的洛氏硬度降低至42至50，使伸长率提高至介于5％至8％、冲击韧性介于5焦耳至10焦耳，及高温洛氏硬度(RockwellChardness，HRc)介于33至41。QRO90钢材为另一种用于制作热加工工具的麻田散体钢材，包含0.38wt.％的碳、0.30wt.％的硅、0.75wt.％的锰、2.60wt.％的铬、2.25wt.％的钼、0.9wt.％的钒，以及平衡量的铁。所述QRO90钢材的室温洛氏硬度为45、伸长率为11％、冲击韧性为10焦耳，以及高温洛氏硬度(RockwellChardness，HRc)介于26至41。另一方面，铁锰铝碳奥氏体(Austenite)钢材因其高机械强度及高延展性的特性而具有应用潜力，因此在过去数十年间受到广泛的研究。一般来说钢铁合金中的碳含量超过约1.2wt.％时，合金的延展性将严重劣化或谓脆化。因此研究奥氏体合金系统的现有技术中，合金中的碳量均会控制在0.54-1.3wt.％之间。而于此碳含量的铁锰铝碳钢则是借由添加钼、铌，及/或钨以增加机械强度，然而，添加上述元素虽可增加铁锰铝碳奥氏体钢材的机械强度，但也因为此类合金在时效处理过程容易在奥氏体晶界上沉淀粗大碳化物，因而造成延展性(即伸长率)下降的问题，使得利用此类钢料制成的热加工工具于使用过程容易有开裂的情况产生。申请人的美国专利第9,528,177揭示了一种具有特定含量的铁、锰、铝，及碳的铁锰铝碳四元合金，所述铁锰铝碳四元合金利用将碳含量控制在介于1.4wt.％至2.2wt.％而可令所述铁锰铝碳四元合金在固溶化处理(SHT)后的淬火期间，借由旋节分解(spinodaldecomposition)相变态机制于奥氏体基相中形成高密度且细致的κ′-碳化物，使所述铁锰铝碳四元合金具有优异的延展性以及高机械强度。然而，于所述铁锰铝碳四元合金中添加强碳化物形成元素，例如铬、钛，及钼等元素，并无法对奥氏体基相中高密度且细致的κ′-碳化物的形成有明显的效果，因此并不建议于所述铁锰铝碳四元合金中添加所述强碳化物形成元素。
技术实现思路
本专利技术的目的，即在提供一种在室温具有优异机械性质且不影响延展性、在高温下也具有优异强度的奥氏体(Austenite)合金钢。本专利技术奥氏体合金钢包含25wt.％至31wt.％的锰、7wt.％至10wt.％的铝、1.2wt.％至1.6wt.％的碳、大于0wt.％且小于6wt.％的钼，以及平衡量的铁。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，所述锰的比例介于26wt.％至30wt.％，所述铝的比例介于8wt.％至10wt.％。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，所述锰的比例介于27wt.％至29wt.％，所述钼的比例介于2wt.％至6wt.％。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，所述铝的比例介于8wt.％至9wt.％。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，所述碳的比例为1.4wt.％至1.6wt.％。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，所述钼的比例介于2wt.％至6wt.％。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，还包含比例小于6wt.％的铬。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，还包含比例小于5wt.％的钴。较佳地，所述奥氏体合金钢，其中，所述奥氏体合金钢为完全奥氏体相，且于25℃的伸长率介于20至40％、极限拉伸强度大于1250MPa，且于300℃的极限拉伸强度大于1000MPa。此外，本专利技术的另一目的，在于还提供一种所述奥氏体合金钢的制作方法，包含：步骤(a)：将所述的合金组成熔炼成铸件；步骤(b)：于1100℃至950℃对所述铸件进行热作处理而成为一热作件；步骤(c)：将热作处理后的所述热作件进行第一次水淬；及步骤(d)：将第一次水淬后的所述热作件于480℃至600℃进行时效处理。较佳地，所述奥氏体合金钢的制作方法，其中，所述时效处理的温度为480℃至500℃时，所述时效处理的时间为5至12小时，所述时效处理的温度大于500℃至600℃时，所述时效处理的时间为1至4小时。较佳地，所述奥氏体合金钢的制作方法，其中，还包含一步骤(e)，将经过时效处理的所述热作件进行第二次水淬。较佳地，所述奥氏体合金钢的制作方法，其中，所述步骤(b)是将所述铸件进行热作处理至厚度至少小于所述铸件厚度的25％。较佳地，所述制作方法制得的奥氏体合金钢，其中，所述奥氏体合金钢于室温的伸长率介于20至40％，且于300℃极限拉伸强度大于1000MPa。较佳地，所述制作方法制得的奥氏体合金钢，其中，所述奥氏体合金钢于室温的屈服强度介于1230至1350MPa，极限拉伸强度介于1280至1386MPa。较佳地，所述制作方法制得的奥氏体合金钢，其中，所述奥氏体合金钢于室温的洛氏硬度介于45至48。较佳地，所述制作方法制得的奥氏体合金钢，其中，所述奥氏体合金钢于300℃的屈服强度大于970MPa。较佳地，所述制作方法制得的奥氏体合金钢，其中，所述奥氏体合金钢于500℃的屈服强度大于650MPa，极限拉伸强度大于700MPa。较佳地，所述制作方法制得的奥氏体合金钢，其中，所述奥氏体合金钢于700℃的屈服强度介于410至420MPa，极限拉伸强度介于440至449MPa。本专利技术之功效在于：借由在特定成分的铁铝锰碳奥氏体合金钢中添加小于6wt.％的钼，使所述奥氏体合金钢于室温下具有优异的机械性质，以及极限拉伸强度，且于高温(～500℃)时也可具有良好的强度表现。附图说明图1是本专利技术奥氏体(Austenite)合金钢的制作流程方块图；图2是本专利技术奥氏体合金钢的具体例1于热作处理后的光学显微镜照片；图3是本专利技术奥氏体合金钢的具体例3于热作处理后的光学显微镜照片；图4是本专利技术奥氏体合金钢的具体例8于热作处理后的光学显微镜照片；图5是本专利技术奥氏体合金钢的具体例1于时效处理后的光学显微镜照片；图6是本专利技术奥氏体合金钢的具体例3于时效处理后的光学显微镜照片；图7是本专利技术奥氏体合金钢的具体例8于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种奥氏体合金钢，其特征在于：包含：25wt.％至31wt.％的锰、7wt.％至10wt.％的铝、1.2wt.％至1.6wt.％的碳、大于0wt.％且小于6wt.％的钼，以及平衡量的铁。/n

【技术特征摘要】
20180711 TW 1071239251.一种奥氏体合金钢，其特征在于：包含：25wt.％至31wt.％的锰、7wt.％至10wt.％的铝、1.2wt.％至1.6wt.％的碳、大于0wt.％且小于6wt.％的钼，以及平衡量的铁。


2.根据权利要求1所述的奥氏体合金钢，其特征在于：所述锰的比例介于26wt.％至30wt.％，所述铝的比例介于8wt.％至10wt.％。


3.根据权利要求2所述的奥氏体合金钢，其特征在于：所述锰的比例介于27wt.％至29wt.％，所述钼的比例介于2wt.％至6wt.％。


4.根据权利要求3所述的奥氏体合金钢，其特征在于：所述铝的比例介于8wt.％至9wt.％。


5.根据权利要求1所述的奥氏体合金钢，其特征在于：所述碳的比例为1.4wt.％至1.6wt.％。


6.根据权利要求1所述的奥氏体合金钢，其特征在于：所述钼的比例介于2wt.％至6wt.％。


7.根据权利要求1所述的奥氏体合金钢，其特征在于：还包含比例小于6wt.％的铬。


8.根据权利要求1所述的奥氏体合金钢，其特征在于：还包含比例小于5wt.％的钴。


9.根据权利要求1所述的奥氏体合金钢，其特征在于：所述奥氏体合金钢为完全奥氏体相，且于25℃的伸长率介于20至40％、极限拉伸强度大于1250MPa，且于300℃的极限拉伸强度大于1000MPa。


10.一种奥氏体合金钢的制作方法，其特征在于：包含：
步骤(a)：将如权利要求1所述的合金组成熔炼成铸件；
步骤(b)：于1100℃至950℃对所述铸件进行热作处理而成为一热作件；
步骤(c)：将热作处理后的所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：江明煌，黄丁一，
申请(专利权)人：永鼎应用金属股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71