本申請涉及金屬冶煉的，更具體地說，涉及一種抗解理馬氏體超高強度鋼及其制備方法。

背景技術：

1、超高強度鋼廣泛地應用于航空航天、能源交通、武器裝備等關鍵承力部件，服役過程中往往承受循環(huán)載荷，因此，超高強度鋼的疲勞性能對于其服役安全性及可靠性尤為重要。已有研究表明，當鋼鐵材料的強度等級較低時，其疲勞性能與抗拉強度呈正相關關系，而當鋼鐵材料的強度等級在1800-2000mpa以上，隨著強度的提升，其疲勞性能反而下降。因此，超高強度下鋼鐵材料的抗疲勞性能需要綜合考慮強度與韌性尤其是強度與斷裂韌性的匹配關系。

2、由于具有優(yōu)異的強度與韌性的配合關系，二次硬化型超高強度鋼已獲得廣泛的應用。代表性產品是美國aermet系列二次硬化型超高強度鋼，如aermet100具有1960mpa的抗拉強度，同時，平面應變斷裂韌度(kic)大于110mpa·m1/2；aermet310具有2170mpa的抗拉強度，kic可達70mpa·m1/2。典型二次硬化型超高強度鋼的化學成分如表1所示。但是，超過25％的合金化元素的添加大幅度提高了這類二次硬化型超高強度鋼的生產成本，制約了其大規(guī)模的工業(yè)化應用。

3、表1典型二次硬化型超高強度鋼的化學成分

4、

5、因此，亟需開發(fā)一種成本低且抗拉強度在2200mpa以上，同時兼具優(yōu)良強度與韌性的超高強度鋼。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請針對現(xiàn)有2000mpa級以上二次硬化型超高強度鋼成本過高、資源依賴性過強的問題，開發(fā)了一種成本低且兼具優(yōu)良強度與韌性的2200mpa級以上的超高強度鋼。本申請?zhí)峁┮环N抗解理馬氏體超高強度鋼及其制備方法。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N抗解理馬氏體超高強度鋼，采用如下技術方案：

3、一種抗解理馬氏體超高強度鋼，以重量百分比計，所述抗解理馬氏體超高強度鋼的化學成分包括：c?0.35-0.50％；cr?1-5％；mo?0.5-3％；ni?2-9％；co?1-8％；余量為fe及不可避免的雜質。

4、可選地，所述抗解理馬氏體超高強度鋼的化學成分中，ni含量比co含量高1-5％。

5、可選地，所述超高強度鋼的抗拉強度≥2200mpa，斷裂韌性≥65mpa·m1/2。

6、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N抗解理馬氏體超高強度鋼的制備方法，采用如下技術方案：

7、一種抗解理馬氏體超高強度鋼的制備方法，該制備方法包括熔煉、正火處理、退火處理、淬火處理、深冷處理、低溫回火處理。

8、進一步地，所述熔煉為利用包括但不限于轉爐、電爐、真空感應爐、lf爐、真空自耗方法或上述兩種及以上方法的組合，制備出化學成分符合所要求范圍的超高強度鋼。

9、進一步地，所述正火處理包括將棒材加熱至910-960℃，保溫1-3h，空冷至室溫。

10、進一步地，所述退火處理包括將棒材加熱至620-680℃，保溫6-15h，空冷至室溫。

11、進一步地，所述淬火處理包括將棒材加熱至900-960℃，保溫1-2h，油冷。

12、進一步地，所述深冷處理包括將棒材在(-196)-(-73)℃范圍內深冷處理，保溫0.5-3h，空冷至室溫。

13、進一步地，所述低溫回火處理包括將棒材加熱至120-200℃，保溫1-6h，空冷至室溫。

14、在一個具體的實施方式中，一種抗解理馬氏體超高強度鋼的制備方法，具體包括以下步驟：

15、(1)熔煉：利用包括但不限于轉爐、電爐、真空感應爐、lf爐、真空自耗方法或上述兩種及以上方法的組合，制備出化學成分符合所要求范圍的超高強度鋼。

16、(2)正火處理：將棒材加熱至910-960℃，保溫1-3h，空冷至室溫。

17、(3)退火處理：將棒材加熱至620-680℃，保溫6-15h，空冷至室溫。

18、(4)淬火處理：將棒材加熱至900-960℃，保溫1-2h，油冷。

19、(5)深冷處理：將棒材在(-196)-(-73)℃范圍內深冷處理，保溫0.5-3h，空冷至室溫。

20、(6)低溫回火處理：將棒材加熱至120-200℃，保溫1-6h，空冷至室溫。

21、綜上所述，本申請具有以下有益效果：

22、本申請針對現(xiàn)有2000mpa級以上二次硬化型超高強度鋼成本過高、資源依賴性過強的問題，開發(fā)出了一種成本低且兼具優(yōu)良強度與韌性的2200mpa級以上的超高強度鋼。

23、本申請?zhí)峁┑目菇饫眈R氏體超高強度鋼，通過精確控制炒高強度鋼中c、cr、mo、ni、co元素含量，通過淬火+深冷+低溫回火的工藝獲得回火馬氏體基體組織和高密度的納米級ε析出相，利用2-9％的ni元素韌化馬氏體基體，利用1-8％的co元素調控ms點并提高強度及抗回火性，并控制ni含量比co含量高2-5％協(xié)同調控材料性能，同時具備良好的抗拉強度及韌塑性。

24、本申請?zhí)峁┑目菇饫眈R氏體超高強度鋼性能優(yōu)異，抗拉強度可達2200mpa以上，延伸率大于11％，斷面收縮率大于40％，斷裂韌性kic大于65mpa·m1/2。與現(xiàn)有同等強度等級二次硬化型超高強度鋼相比，抗拉強度、斷裂韌性基本一致的情況下，合金元素含量顯著減少，合金化成本大幅度降低。

技術特征：

1.一種抗解理馬氏體超高強度鋼，其特征在于，以重量百分比計，所述抗解理馬氏體超高強度鋼的化學成分包括：c?0.35-0.50%；cr?1-5%；mo?0.5-3%；ni?2-9%；co?1-8%；余量為fe及不可避免的雜質；所述抗解理馬氏體超高強度鋼的化學成分中，ni含量比co含量高1-5%。

2.根據(jù)權利要求1所述的抗解理馬氏體超高強度鋼，其特征在于，所述超高強度鋼的抗拉強度≥2200mpa，斷裂韌性≥65mpa·m1/2。

3.一種抗解理馬氏體超高強度鋼的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括熔煉、正火處理、退火處理、淬火處理、深冷處理、低溫回火處理。

4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述熔煉為利用包括但不限于轉爐、電爐、真空感應爐、lf爐、真空自耗方法或上述兩種及以上方法的組合，制備出化學成分符合所要求范圍的超高強度鋼。

5.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述正火處理包括將棒材加熱至910-960℃，保溫1-3h，空冷至室溫。

6.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述退火處理包括將棒材加熱至620-680℃，保溫6-15h，空冷至室溫。

7.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述淬火處理包括將棒材加熱至900-960℃，保溫1-2h，油冷。

8.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述深冷處理包括將棒材在（-196）-（-73）℃范圍內深冷處理，保溫0.5-3h，空冷至室溫。

9.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述低溫回火處理包括將棒材加熱至120-200℃，保溫1-6h，空冷至室溫。

技術總結
本申請涉及金屬冶煉的技術領域，具體公開了一種抗解理馬氏體超高強度鋼及其制備方法。該抗解理馬氏體超高強度鋼。以重量百分比計，其化學成分包括：C?0.35?0.50%；Cr?1?5%；Mo?0.5?3%；Ni?2?9%；Co?1?8%；余量為Fe及不可避免的雜質；Ni含量比Co含量高1?5%。本申請針對現(xiàn)有2000MPa級以上二次硬化型超高強度鋼成本過高、資源依賴性過強的問題，開發(fā)了一種成本低且兼具優(yōu)良強度與韌性的2200MPa級超高強度鋼。

技術研發(fā)人員：王春旭,耿如明,韓順,厲勇,劉雨,雷斯敏
受保護的技術使用者：鋼鐵研究總院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10