描述了制备可沉淀硬化的不锈钢合金的方法。该方法包括熔融含有如下重量百分比组成的马氏体钢合金的步骤：约碳０．０３最大值、锰１．０最大值、硅０．７５最大值、磷０．０４０最大值、硫０．０２０最大值、铬１０－１３、镍１０．５－１１．６、钛１．５－１．８、钼０．２５－１．５、铜０．９５最大值、铝０．２５最大值、铌０．３最大值、硼０．０１０最大值、氮０．０３０最大值且剩余物为铁及普通杂质。该方法还包括在熔融时向合金中添加钙的步骤。所述钙与可用的硫及氧结合形成选自硫化钙、氧化钙、氧硫化钙及其组合的钙基夹杂物。其他步骤中，该合金被处理以去除至少部分该钙基夹杂物。然后使该合金凝固。作为该方法的结果，所述合金具有含稀少分散的所述钙基夹杂物且基本不含稀土基夹杂物的基体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景 专利
本专利技术涉及可沉淀硬化不锈钢合金，且特别涉及制备此种合金以减少不利地影 响此种合金提供的抗疲劳性及断裂韧性的夹杂物尺寸及分布的方法。相关领域描述美国专利第5,681,528号和美国专利第5,855,844号描述了高强度、缺口延性、沉 淀硬化不锈钢。那些合金用于航空航天工业及许多其他非航空航天用途的结构应用中。 已知合金在航空航天工业的测试表明该合金提供的疲劳寿命尽管被认为是可接受的，但 还有不足之处。疲劳寿命对于设计航空航天结构构件是一项非常重要的参数。提高的疲 劳寿命对于结构组件将使产品重量减轻或者延长设计使用寿命。需要提供相对于已知合 金提高的疲劳强度，且仍保持已知合金提供的强度、韧性及抗腐蚀的良好组合。上述疲劳测试已证明多数疲劳断裂起始于大的次生相夹杂物，该夹杂物存在于 作为合金组成及处理的结果的材料中。本专利技术的合金设计成提供等同于已知合金的强度 和韧性，但没有产生的不利地影响已知合金的抗疲劳性的大的次生相夹杂物。专利技术概述本专利技术中的合金很大程度上实现了对于已知可沉淀硬化不锈钢合金所需要的疲 劳寿命的提高。本专利技术的合金为可沉淀硬化Cr-Ni-Ti-Mo马氏体不锈钢合金，该合金提 供了抗腐蚀、抗疲劳、强度及韧性的独特组合。本专利技术的沉淀硬化马氏体不锈钢的宽泛的、中等的及优选的组成范围如下所 示，以重量百分比表示宽泛的 中等的 优诜的C0.03最大值0.02最大值 0.015最大值Mn1.0最大值0.25最大值 0.10最大值Si0.75最大值0.25最大值 0.10最大值P0.040最大值0.015最大值0.010最大值S0.020最大值0.010最大值0.005最大值Cr10-13 10.5-12.5 11.0—12.0Ni10.5-11.610.75-11.25 10.85-11.25Ti1.5-1.8 1..5-1.7 1.5-1.7Mo0.25-1.50.75-1.25 0.9-1.1Cu0.95最大值0.50最大值 0.25最大值Al0.25最大值0.050最大值0.025最大值Nb0.3最大值0.050最大值0.025最大值B0.010最大值0.001-0.005 0.0015-0.0035N0.030最大值0.015最大值0.010最大值4该合金的剩余物基本上为铁_除了在商品级的此种钢中发现的普通杂质及少量 其他元素，这些元素可能从千分之几的百分比至更大的量(所述更大的量不会有害地减 损所需的该合金提供的性能的组合)。本专利技术的合金还通过多数稀少地分散于基体钢中的 非强化钙基夹杂物来表征。本专利技术另一方面提供了制备高强度、高韧性、可沉淀硬化不锈钢合金的方法。 该方法包括熔融具有上述重量百分比组成的可沉淀硬化不锈钢合金的步骤。该方法还包 括向熔融合金添加钙的步骤，添加钙的量足够与熔融合金中可用的硫和氧结合以形成可 从所述合金中去除的钙基夹杂物。该方法还包括处理合金以从合金中去除至少部分夹杂 物，然后使精炼的合金凝固的步骤，由此该凝固合金包含稀少分散于合金基体中的此种 夹杂物。提供的上述表格作为方便的概述，而不预期由此限制本专利技术合金的单元素彼此 组合使用时的范围较低和较高值，也不限制彼此结合地单独使用的元素的范围。因此， 宽泛组成的一种或多种元素范围可以与优选组成的剩余元素的一种或多种其他范围一起 使用。此外，一个优选实施方案的元素的最小值或最大值可与来自另一优选实施方案的 该元素的最大值或最小值一起使用。本申请中百分比(％ )表示重量百分比-另外指出 的除外。术语“夹杂物”包含次级粒子和次生相，如硫化物、氧化物、氧硫化物、碳化 物、氮化物和碳氮化物。详述本专利技术的合金中，强度、缺口韧性及应力腐蚀开裂抗性的独特组合通过平衡元 素铬、镍、钛及钼来实现。至少约10%、更好为至少约10.5%，且优选至少约11.0%铬 存在于该合金中以提供与常规不锈钢在氧化条件下的抗腐蚀性相当的抗腐蚀性。至少约 10.5%,更好为至少约10.75%，且优选至少约10.85%镍存在于该合金中，因为这有益于 合金的缺口韧性。至少约1.5%钛存在于该合金中以通过老化过程中富镍钛相的沉淀而有 益于合金强度。至少约0.25%，更好至少约0.75%，且优选至少约0.9%钼也存在于该合 金中，因为这对于合金的缺口韧性有贡献。钼还有益于合金在还原介质及促进点状侵蚀 及应力腐蚀开裂的环境中的抗腐蚀性。当铬、镍、钛和/或钼未被适当平衡时，利用普通的处理技术将合金完全转变 为马氏体结构的可能被抑制。此外，该合金中铬、镍、钛和钼的不适当平衡削弱了该合 金在固溶处理及老化硬化时维持基本完全马氏体的能力。此种条件下该合金提供的强度 明显下降。因此，存在于该合金中的铬、镍、钛和钼被限制。更详细地讲，铬被限定为 不多于约13%，更好为不多于约12.5%，且优选不多于约12.0%，且镍被限定为不多于 约11.6%且优选不多于约11.25%。钛被限定为不多于约1.8%且优选不多于约1.7%，且 钼被限定为不多于约1.5%，更好为不多于约1.25%，且优选不多于约1.1%。该合金中硫趋于与锰和/或钛结合以形成不利地影响合金的断裂韧性、缺口韧 性及缺口拉伸强度的硫化锰(MnS)和/或硫化钛(TiS)。该合金的具有大横截面(即， > 0.7in2(> 4cm2))的产物形式，未经足够的热机械处理以均化合金并中和硫化物夹杂物 的不利作用。优选向合金中添加少量的钙以通过与硫结合以使硫易于从合金中去除来有 益于合金的疲劳强度。在已知合金中，少量添加铈、镧和/或其他稀土金属被用于增强 韧性及断裂韧性性能，尤其对于大截面尺寸。然而，虽然使用此类稀土处理有利于合金韧性，但现已发现此类稀土夹杂物的剩余物也可作为不利地影响合金疲劳强度的开裂起 始位点。因此，稀土添加物不用于本合金以避免稀土夹杂物的存在。稀土金属(包括 铈、镧、钇等)为受限制的，以使此类元素的组合量不多于约0.001%。优选地，该合金 包含不多于约0.0008%，且更好为不多于0.0007%的此类元素。消除稀土处理原本被预期不利地影响合金的断裂韧性，尤其对于更大截面尺 寸。然而，已发现钙处理而非稀土处理的应用不仅有益于合金的疲劳强度，而且没有不 利地影响该合金提供的韧性和断裂韧性的组合。因此，据相信本专利技术的合金提供了等同 于已知合金的强度和韧性。其他元素例如硼、铝、铌、锰和硅可以以控制的量存在以利于本合金提供的其 他所需性能。更具体地讲，至多约0.010%的硼，更好为至多约0.005%的硼，且优选至 多约0.0035%的硼可存在于合金中以利于合金的热可加工性。为了提供所需效果，至少 约0.001%且优选至少约0.0015%硼存在于合金中。铝和/或铌可存在于合金中以利于屈服强度和最终拉伸强度。更具体地，至 多约0.25%，更好为至多约0.10%，进一步更好至多约0.050%，且优选至多约0.025% 的铝可存在于合金中。而且，至多约0.3%，更好为至多约0.10%，进一步更好至多约 0.050%,且优选至多约0.025%铌可存在于合金中。虽然当铝和/或铌存在于该合金中 时可获得更高的屈服强度和最终拉伸强度，但增加的强度是以损害缺口韧性为代价实现 的。因此，在需要最佳缺口韧本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备可沉淀硬化、高强度、高韧性不锈钢合金的方法，包括以下步骤：熔融具有如下重量百分比组成的马氏体钢合金，约碳 ０．０３最大值锰 １．０最大值硅 ０．７５最大值磷 ０．０４０最大值硫 ０．０２０最大值铬 １０－１３镍 １０．５－１１．６钛 １．５－１．８钼 ０．２５－１．５铜 ０．９５最大值铝 ０．２５最大值铌 ０．３最大值硼 ０．０１０最大值氮 ０．０３０最大值且剩余物为铁及普通杂质；在熔融时向合金中加入钙，由此钙与可得的硫和氧结合生成选自硫化钙、氧化钙、氧硫化钙及其组合的钙基夹杂物；处理所述合金以去除至少部分所述夹杂物；然后使所述合金凝固；由此所述合金具有包含稀少分散的所述钙基夹杂物且基本上没有稀土基夹杂物的基体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-2-29 61/0325981.制备可沉淀硬化、高强度、高韧性不锈钢合金的方法，包括以下步骤 熔融具有如下重量百分比组成的马氏体钢合金，约碳0.03最大值锰1.0最大值娃0.75最大值磷0.040最大值硫0.020最大值铬10-13镍10.5-11.6钛1.5-1.8钼0.25-1.5铜0.95最大值铝0.25最大值锯0.3最大值硼0.010最大值氮0.030最大值且剩余物为铁及普通杂质；在熔融时向合金中加入钙，由此钙与可得的硫和氧结合生成选自硫化钙、氧化钙、 氧硫化钙及其组合的钙基夹杂物；处理所述合金以去除至少部分所述夹杂物；然后使所述合金凝固；由此所述合金具有包含稀少分散的所述钙基夹杂物且基本上没有稀土基夹杂物的基体。2.权利要求1的方法，其中所述熔融步骤包括真空熔融该马氏体钢合金且所述添加步 骤在所述真空熔融期间进行。3.权利要求2的方法，其中所述处理步骤包括真空再熔融该合金。4.权利要求1的方法，其中所述处理步骤包括真空再熔融该合金。5.制备可沉淀硬化、高强度、高韧性不锈钢合金的方法，包括以下步骤 熔融具有如下重量百分比组成的马氏体钢合金，约碳0.02最大值锰0.25最大值娃0.25最大值磷0.015最大值硫0.010最大值铬10.5-12.5镍10.75-11.25钛1.5-1.7钼0.75-1.25铜0.50最大值铝0.050最大值铌0.050最大值 硼 0.001-0.005氮0.015最大值 且剩余物为铁及普通杂质；在熔融...
【专利技术属性】
技术研发人员：RW克里布尔，WJ马丁，TC佐加斯，DE威尔特，PM诺沃特尼，
申请(专利权)人：CRS控股公司，
类型：发明
国别省市：US
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