[发明专利]高强度、高韧性钢合金

说明书

技术领域

本发明涉及高强度、高韧性钢合金，尤其涉及能够在显著更高的温度下回火但没有拉伸强度的明显损失的此类合金。本发明还涉及高强度、高韧性、回火的钢制品。

背景技术

提供非常高的强度与断裂韧性的结合的可时效硬化（Age-hardenable）的马氏体钢是已知的。已知的钢中有描述在美国专利No. 4,706,525和美国专利No. 5,087,415中的那些。前者已知为AF1410合金，后者是以注册商标AERMET销售的。由这些合金提供的非常高的强度和韧性的结合是它们的组成的结果，该组成包括大量的镍、钴和钼元素，这些元素是可利用的最昂贵的成合金元素中典型的元素。因此，这些钢是以高的价格销售的，与不含此类元素的其它合金相比。

新近，已经开发钢合金，它提供高强度和高韧性的结合但不需要合金化添加剂如钴和钼。一种此类钢描述在美国专利No. 7,067,019中。描述在该专利中的钢是排除钴和钼的空气硬化性CuNiCr钢。在试验中，描述在‘019专利中的合金已经表明提供约280 ksi的拉伸强度与约90 ksi√in的断裂韧性。该合金被硬化和回火，以实现强度和韧性的结合。该回火温度限于不超过约400℉，以避免合金的软化和强度的相应损失。

描述在‘019专利中的合金不是不锈钢，因此，它必须镀覆以抵抗腐蚀。该合金的宇宙空间应用的材料规格要求该合金在镀覆之后在375℉加热至少23小时，以便除去在镀覆过程中所吸附的氢。氢必须被除去，因为它导致该合金的变脆和不利地影响由该合金所提供的韧性。因为这一合金在400℉回火，所以该23小时375℉镀覆后热处理会导致从该合金制造的部件的过度回火，使得不能提供至少280 ksi的拉伸强度。希望有如下CuNiCr合金：它能够被硬化和回火以提供至少280 ksi的拉伸强度和约90 ksi√in的断裂韧性，并且当在硬化和回火之后在约375℉加热至少23小时时维持强度和韧性的结合。

发明内容

如上所述的已知合金的缺点通过根据本发明的合金在较大程度上得到解决。根据本发明的一个方面，提供高强度、高韧性钢合金，它具有下面宽的和优选的wt%组成。

元素宽的优选的C0.35-0.550.37-0.50Mn0.6-1.20.7-0.9Si 0.9-2.51.3-2.1P最多0.01最多0.005S最多0.001最多0.0005Cr0.75-2.01.2-1.5Ni3.5-7.03.7-4.5Mo +1/2 W0.4-1.30.5-1.1Cu0.5-0.60.5-0.6Co最多0.01最多0.01V +(5/9)×Nb0.2-1.00.2-1.0Fe余量余量