[发明专利]一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢、制备方法及其应用

说明书

本发明属于合金钢技术领域，具体涉及一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢、制备方法及其应用。所述钢的化学成分质量百分比为：C 0.22‑0.28％，Si≤0.3％，Mn 0.3‑0.6％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.9‑1.2％，Ni 2.75‑3.2％，Mo 0.2‑0.3％，V 0.05‑0.15％，Cu≤0.2％，Al≤0.03％，Ti≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。经冶炼、精炼、浇注、缓冷、重熔、锻造、正火、淬火和回火处理后得到的钢同时兼顾高强度、高韧性和耐海水使用环境需求，可作为大尺寸船舶主轴材料使用。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，具体涉及一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢、制备方法及其应用。

背景技术

船舶主轴是动力装置的重要组成部分，它在海水中反复受到弯曲、扭转应力和扭振应力、纵振应力和回旋振动应力等疲劳应力，并且受到海水腐蚀，是船舶结构材料中使用条件最苛刻的部件之一。船舶主轴材料的可靠性和耐久性在总体上决定了船舶的安全性和寿命。随着船舶功率的不断增加，合金钢主轴直径尺寸要求已经超过而目前我国相应标准CB/T4321-2013中规定的合金钢锻件仅适合于轴径小于的主轴，现有标准不能满足大尺寸合金钢主轴的生产需求，同时按照现有的方法制备得到的合金钢作为大尺寸船舶主轴使用时无法同时兼顾高强度、高韧性和耐海水使用环境需求。大尺寸锻件常用材料为0.35-0.45％中碳钢，主要是为了具有足够的淬透性，以保证锻件心部淬火后能够得到马氏体组织。但是，淬透性大会导致淬火开裂倾斜大。因此亟需研制一种大尺寸合金钢主轴材料，同时主轴设计时应充分考虑到抗冲击能力，应采用强度高、延伸率大于10％的材料，避免使用脆性材料以及对缺口敏感的材料，确保满足相关设计规范及使用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢及其制备方法，本申请通过成分优化设计、高洁净度冶炼、高均匀性锻造、以及组织精细化热处理等技术，将大尺寸锻件的强韧性控制在非常显著的水平，在高强度下实现了高的韧性，同时降低合金钢材料在海水环境下的氢脆敏感性，避免氢致断裂。所述合金钢作为大尺寸船舶主轴材料使用时既保证了主轴使用的强度和高韧性要求，又避免了强度过高导致的海水环境下氢致断裂问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，所述钢的化学成分质量百分比为：C 0.22-0.28％，Si≤0.3％，Mn 0.3-0.6％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.9-1.2％，Ni 2.75-3.2％，Mo 0.2-0.3％，V 0.05-0.15％，Cu≤0.2％，Al≤0.03％，Ti≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。其中，(1)O≤25ppm，N≤100ppm，As≤400ppm，Sn≤300ppm，Sb≤50ppm，Pb≤20ppm。(2)成品化学成分允许偏差按GB/T222-2006执行。(3)成品中H≤2ppm。

一种本发明所述的高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)原料经冶炼、精炼、浇注、缓冷、重熔和锻造后得到毛坯；优选的锻造时始锻温度为1200～1250℃，终锻温度为800～850℃。

(2)正火：将所述毛坯在加热炉中加热至880±20℃，保温180～270min，保温结束后随炉冷却至室温～50℃，得到正火后的毛坯；