專利名稱：超高強度耐大氣侵蝕鋼及其制造方法
技術領域：
本發明涉及超高強度鋼，更具體地，涉及可在空氣中鑄造的超高強度鋼，其相比起傳統的超高強度鋼，具有改進的強度、廷展性、韌度和耐腐蝕性方面的性質。
背景技術：
傳統的超高強度鋼存在許多缺陷。例如，大多數的馬氏體和馬氏體時效鋼不耐大氣腐蝕，尤其是在鑄造過程中。為了嚴格控制不需要的填隙和外來元素的存在，采用高純度的原材料，在真空條件下進行傳統馬氏體時效鋼的熔融。
馬氏體時效鋼和其它類型的超高強度沉淀硬化鋼在惰性環境中，于真空條件下進行熔融和澆注(pour)，從而保護用于制造這類鋼的必需和很高活性的元素，如鈦和鋁，使其不暴露到大氣中。在熔融和澆注工藝中有目的地避免暴露到大氣，其目的是防止活性元素發生氧化反應。已經知道，氧化態的活性元素的存在嚴重降低了所得到的鋼的想要的機械性質。
然而，這種真空熔融和澆注是昂貴的。此外，許多傳統的超高強度鋼必須進行多次真空熔融和澆注，以獲得期望水平的純度。一旦完成了熔融和澆注工藝，鋼必須經歷重要的鍛造加工而獲得期望的機械性質。由于要求進行鍛造加工，鋼制造商必須擁有和使用順序沖模以獲得期望的形狀和機械性質，這進一步增加了制造期望鋼產品所需的成本和時間。而且，許多傳統的超高強度鋼在大多數應用中需要鍍鉻或鍍鎘，以提供一定水平的防腐蝕性保護，從而保護合金不生銹。
傳統的超高強度馬氏體時效鋼通常包括以下表1中所列的合金元素(按重量百分比)
表1
鈦和鋁是制造馬氏體時效鋼中采用的必須成分，其目的是使得到的鋼具有增大的強度和硬度的性質。然而，采用鈦和鋁制造的任何鋼都不能在空氣中熔融(如上所解釋的)，原因是它們易于形成脆化的化合物。因此，采用鈦和鋁形成的超高強度鋼必須進行真空熔融和澆注。
而且，傳統的馬氏體超高強度鋼，如AISI 4340，H11和300M的韌度水平不足，對大氣元素的耐腐蝕性差，從而不能使用于許多既要求具有理想水平的韌度，又要求有一定程度耐腐蝕性的高強度鋼應用場合中，例如不能使用在戶外暴露的應用場合中。此外，為制造這些鋼而使用的合金通常使得到的鋼難以焊接，所得的作為鑄件的鋼與鍛造的對應物相比，機械性質較差。
另一方面，已知超高強度的馬氏體時效鋼具有良好的韌度和可焊接性性質。然而，如上所述，馬氏體時效鋼對大氣腐蝕和相關的應力腐蝕斷裂敏感。獲得這些鋼的代價也是非常昂貴的。
如上所簡述的，制造超高強度馬氏體時效鋼的最常見工藝是通過兩或三道熔融工藝，其包括至少一個真空熔融/精練循環。熔融/精練循環之后通常進行鍛造，并卷成片材或棒料。通過鍛造加工，馬氏體時效鋼獲得最佳性質。盡管已經知道對馬氏體時效鋼進行鑄造獲得了具有相當強度的鋼產品，但鑄造成為網狀導致延展性較差(與其鍛造的和機械加工的對應物相比)，如下表2所示。
表2
因此需要開發出與上述那些傳統超高強度鋼相比，在強度、韌度、延展性和耐大氣侵蝕或耐腐蝕性方面的綜合性質有所改進的新的超高強度鋼。也希望在無需昂貴的和耗時的真空熔融和澆注工藝的條件下，能以允許在空氣中鑄造的方式制造這類新的超高強度鋼。
優選實施方案的概述根據本發明的一個方面，提供了一種通過組合C，Si，Cr，Cu，Mo，Ni，Co和Fe而制造的，空氣中鑄造的(air-cast)超高強度耐大氣侵蝕鋼，其中該鋼的屈服強度大于約230,000psi，拉伸強度大于約250,000psi，且伸長率大于約6％。在一種優選的實施方案中，該空氣中鑄造的超高強度耐大氣侵蝕鋼包括選自V，W，N和其混合物的至少一種成分。在另一種優選的實施方案中，C的含量為約0.16至0.23wt％，Si的含量為約0.2至1.5wt％，Cr的含量為約2至5wt％，Cu的含量為約0.2至2wt％，Mo的含量為約0.8至3wt％，Ni的含量為約7至12wt％，Co的含量為約13至17wt％，以及Fe以余量存在。在一種實施方案中，該空氣中鑄造的超高強度耐大氣侵蝕鋼基本上不含Al和Ti。
根據本發明的另一方面，提供了超高強度耐大氣侵蝕鋼，其基本由約0.16至0.23wt％的C，約0.2至1.5wt％的Si，約2至5wt％的Cr，約0.2至2wt％的Cu，約0.8至3wt％的Mo，約7至12wt％的Ni，約13至17wt％的Co，以及余量的Fe組成。在一種優選的實施方案中，該超高強度耐大氣侵蝕鋼包括選自V，W，N和其混合物的至少一種成分。在一種實施方案中，該超高強度耐大氣侵蝕鋼的屈服強度大于約230,000psi，拉伸強度大于約250,000psi，且伸長率大于約6％。
根據本發明的又一方面，提供了超高強度耐大氣侵蝕鋼，其包括0.16至0.23wt％的C，約0.2至1.5wt％的Si，約2至5wt％的Cr，約0.2至2wt％的Cu，約0.8至3wt％的Mo，約7至12wt％的Ni，約13至17wt％的Co，最多為2wt％的V，最多為2wt％的W，最多為0.4wt％的N，以及余量的Fe組成。在一種優選的實施方案中，超高強度耐大氣侵蝕鋼的屈服強度大于約230,000psi，拉伸強度大于約250,000psi，且伸長率大于約6％。
根據本發明的再一方面，提供了由耐大氣侵蝕鋼制造的鑄件(casting)，其是按照下列步驟制備的在約1,900以上的溫度和高于約14,000psi的壓力下，對由該耐大氣侵蝕鋼制成的鑄造件(cast part)進行約3到5小時的熱等靜壓制(hot isostatic pressing)處理；在約2,000以上的溫度下對鑄造件進行約1到6小時的均勻化處理；在約1,600到約2,100的溫度范圍內對鑄造件進行約1到4小時的固溶體熱處理(solution heattreating)，然后冷卻到室溫；通過冷凍使鑄造件在低于約-50的溫度下冷卻約1到8小時；以及在約800到約1,000的溫度之間對鑄造件進行約4到約5小時的老化處理。在一種優選的實施方案中，該鑄件的形成步驟為組合約0.16至0.23wt％的C，約0.2至1.5wt％的Si，約2至5wt％的Cr，約0.2至2wt％的Cu，約0.8至3wt％的Mo，約7至12wt％的Ni，約13至17wt％的Co，以及余量的Fe；熔融組合的成分而形成耐大氣侵蝕鋼混合物；以及澆注該耐大氣侵蝕鋼混合物而形成鑄造件。在另一種實施方案中，在上述組合步驟期間，還加入選自V，W，N和其混合物的一種或多種成分。在另一種實施方案中，所述熔融和澆注的步驟在空氣環境中進行。在另一種實施方案中，經過所述老化處理步驟之后，所述鑄造件的屈服強度大于約230,000psi，拉伸強度大于約250,000psi，且伸長率大于約6％。
根據本發明的另一方面，提供了由耐大氣侵蝕鋼制造鑄造件的方法。該方法包括下列步驟通過組合約0.16至0.23wt％的C，約0.2至1.5wt％的Si，約2至5wt％的Cr，約0.2至2wt％的Cu，約0.8至3wt％的Mo，約7至12wt％的Ni，約13至17wt％的Co，以及余量的Fe；熔融組合的成分從而形成耐大氣侵蝕鋼混合物；以及澆注該耐大氣侵蝕鋼混合物而形成鑄造件。在一種實施方案中，所述熔融和澆注的步驟在空氣環境中進行。
優選實施方案的詳述本發明涉及超高強度耐大氣侵蝕鋼(以下稱為“耐大氣侵蝕鋼”)和其制造方法。本發明的耐大氣侵蝕鋼通常包括鈷、鎳、鉻、銅、鉬、硅和碳作為基本合金元素。用于形成本發明耐大氣侵蝕鋼的合金成分的特定組成，以及用于加工該耐大氣侵蝕鋼的熱處理提供了可在空氣中鑄造的，相比起傳統的超高強度鋼具有在強度、延展性、韌度和耐大氣腐蝕性方面有所改進的鋼。如果需要，本發明的耐大氣侵蝕鋼可進行真空熔融并直接澆注到模具中(熔模鑄造)或制成鑄錠，其隨后被鍛造，以進一步提高其韌度和疲勞特性。
本發明耐大氣侵蝕鋼的關鍵特征在于實現這些性能改進的同時，有目的地避免采用活性元素如鈦和/或鋁的能力。在為了獲得硬度而制造典型馬氏體時效鋼中，對這些元素的使用很常見。因此，在提供具有高硬度的鋼的同時有目的地避免采用這些元素的能力是意想不到的和令人驚奇的，且在以前認為是不可能實現的。
為了使耐大氣侵蝕鋼能在空氣中熔融，有意地避免使用這些活性元素。判斷性地選擇其它的合金元素和/或對用于制造耐大氣侵蝕鋼的合金成分的整體平衡進行調節，從而獲得期望的綜合機械性質。對這些元素進行有策略的替代，這避免了必須在非活性的環境中進行多個熔融和澆注循環，從而能以既是成本較低的，又更有時間效率的方式形成耐大氣侵蝕鋼。
耐大氣侵蝕鋼可由以下的原子元素形成Fe，Ni，Mo，Co，Cr，C，Si和Cu。如上所述，本發明的耐大氣侵蝕鋼區別于傳統的超高強度鋼如馬氏體時效鋼等的關鍵特征在于有目的地避免使用活性元素鈦和鋁。
本發明的耐大氣侵蝕鋼包括下表3中所列的，以各自重量百分比范圍表示的合金元素。應該理解的是，所有的值都是近似值。
表3
平衡基本上是鐵、任選的添加物和商業級馬氏體時效鋼中常見的雜質。例如，本發明的耐大氣侵蝕鋼中可包括痕量元素，如最多0.01pbwt的S，最多0.01pbwt的P，以及最多0.05pbwt的N。
采用元素C的目的是通過熱處理增加合金的強度和可硬化性。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括0.16至0.23pbwt的C。采用Si的目的是使鋼在加工過程中獲得可鑄造性和流動性方面的改進性質。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括0.2至1.5pbwt的Si。采用Cr的目的是改進這些合金的耐腐蝕性、強度和可硬化性。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括2至5pbwt的Cr。
采用元素Cu的目的是為最終完成的鋼產品提供改進的耐腐蝕性和耐氣候性。Cu與Cr，Ni和Mo一起提高了合金的耐腐蝕性。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括0.2至2pbwt的Cu。采用元素Mo的目的是提高HSS的可硬化性。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括0.8至3pbwt的Mo。采用元素Ni的目的是增大合金的強度和韌度。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括7至12pbwt的Ni。采用元素Co的目的是增加強度。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括13至17wt％的Co。
應該理解的是，采用合金元素V，W和N將是任選的。采用元素V的目的是提高硬度，或在給定的硬度水平下提高韌度。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括最多達約2pbwt的V。采用W的目的是提供強度和硬度方面的改進性質。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括最多為約2pbwt的W。采用元素N的目的是穩定奧氏體相，同時在一定程度上增加合金的強度。本發明的耐大氣侵蝕鋼包括最多達約0.04pbwt的N。
通過采用更良性的(benign)元素取代具有高度活性的元素，如傳統馬氏體時效鋼或其它超高強度沉淀硬化合金中含有的鋁和/或鈦，因此本發明的耐大氣侵蝕鋼被賦予了更強的抗大氣腐蝕性。采用活性較低的元素有目的地取代具有高度活性的元素，并同時采用經過明智判斷的一定水平的C和Si，從而生成了能在空氣中進行單次熔融和澆注，同時表現出優異穩定性和可鑄造性(流動性)的合金。
在一種優選的實施方案中，本發明的耐大氣侵蝕鋼被熔模鑄造為想要的形式。優選地，在單次操作中耐大氣侵蝕鋼被熔融和澆注，與傳統馬氏體時效鋼所不同的是，該操作無需在非活性的環境中進行。應該理解的是，根據本發明原理制備的耐大氣侵蝕鋼可易于在空氣中鑄造成復雜的結構。
應該理解的是，盡管優選采用在空氣中進行熔融，但也可采用保護性的氣體。例如，為提高可鑄造性，可在熔融期間將液態或氣態的氬覆蓋到電荷材料(charge material)的表面上。另外，在鑄件固化的開始十分鐘左右，如果通過放置罐體蓋在冷卻殼體上而除去冷卻殼體周圍的空氣，則可得到較好的鑄體表面。然而，這并不是對本發明的限制。
一般來說，本發明的耐大氣侵蝕鋼具有下列想要的綜合機械性質(i)屈服強度大于約230,000psi，優選為約255,000到300,000psi的范圍內；(ii)拉伸強度大于約250,000psi，優選為約255,000到320,000psi的范圍內；以及(iii)伸長率超過約6％，優選為10到14％。除了這些機械性質之外，本發明的耐大氣侵蝕鋼也顯示出可鑄造性、流動性、可焊接性以及耐大氣腐蝕性方面的良好性質。
可設計本發明的耐大氣侵蝕鋼的配方，以根據需要提供在上述范圍內的期望水平的強度、韌度、伸長率和耐腐蝕性，從而適應特定的鋼應用場合。通過選擇性地采用合金成分和/或通過改變這些合金成分的用量，可得到在這些范圍內不同水平的性能。
如上所述，本發明的耐大氣侵蝕鋼可在空氣環境中被熔融和澆注，即可在空氣中熔融、澆注并可在空氣中鑄造成為期望的結構。在鑄造件被鑄造后，加工該耐大氣侵蝕鋼的典型工藝包括下列步驟(a)高溫/高壓固結(consolidation)；(b)均勻化；(c)固溶體熱處理；(d)冷卻；以及(e)老化。
高溫/高壓固結的步驟優選采用熱等靜壓制方式進行。在熱等靜壓制步驟期間，將熔模鑄造產品放置于特定壓力容器中，該特定壓力容器能在超過約14,000psi的惰性氣體壓力下，將該產品加熱至特定的溫度。該工藝中所采用的高溫和高壓導致產品內的內在鑄造間斷(internal castingdiscontinuities)，如孔隙、氣體或收縮孔發生崩塌，從而獲得內部缺陷大大降低，而機械性質較好的鑄件。
鑄造產品優選在約15,000psi的壓力和高于約1,900的溫度下，更優選在約1,900到2,250的溫度范圍內，于惰性氣體，如氬氣填充的室(chamber)中進行熱等靜壓制。被加熱之前，在壓力室中填充或裝載氬氣達到某一特定的壓力范圍。使室內的溫度升高到預期溫度，這導致室內的壓力增加至期望的水平。維持該預期溫度約3-5小時，然后將鑄件冷卻到室溫。熱等靜壓制之后對產品進行正常的檢測，以評價孔隙的封閉情況。
均勻化處理步驟在中性氣體中，于約2,000到約2,225溫度范圍內進行約1到6小時。均勻化處理用于逆轉和/或中和熱等靜壓制循環期間產生的微結構變化，并最小化任何化學分離(segregation)。
固溶體加熱步驟在中性氣體中于約1,600到約2,100溫度范圍內進行約1到4小時，然后采用快速氣體鼓風(rapid gas fan)而冷卻到室溫。固溶體加熱步驟的作用是使微結構處于奧氏體條件下，并通過快速冷卻而將該結構轉化為馬氏體。
冷卻步驟是通過在完成為時約1到4小時的固溶體熱處理之后的24小時內，在約-50以下(優選-90到-100)冷凍處于室溫的鑄造產品，從而完成奧氏體到馬氏體的轉化。老化步驟在約800到1,000的溫度范圍下進行約1到6小時，以獲得期望的上述綜合機械性質。
下表4列出了根據本發明的原理，用于制造耐大氣侵蝕鋼而采用的優選的、更優選的和最優選的工藝參數。應該理解的是，所有的值都是近似值。
表4
根據本發明的實踐方法制備本發明耐大氣侵蝕鋼的三個實施例實施方案。這些實施例被稱為下表5中所列舉的RNR-2、RNR-3、RNR-4、RNR-5、RNR-6和RNR-2L。這些實施例是通過組合含量如表5所示的合金成分，在空氣中進行熔融、澆注，并將組合的合金混合物鑄造成期望的鑄件而制備得到的。
鑄造件在約2,125的溫度和約15,000psi的壓力下進行約3小時的熱等靜壓制處理。在2,125至約2,200的溫度范圍內對熱等靜壓制的鑄造件進行約4小時的均勻化處理，然后在約1,900的溫度下進行約1.5小時的固溶體熱處理，該固溶體熱處理的鑄造件然后通過快速氣體鼓風冷卻到室溫，隨后在約-100的溫度下冷凍約1至約3小時，從而將殘留奧氏體轉化為馬氏體。該鑄造件然后在約950的溫度下老化4至6小時，以獲得期望的機械性質。
如此形成的實施例的機械性質也提供于下列的表5中表5
對本發明的實施例耐大氣侵蝕鋼進行測試，結果表明其具有可與傳統的真空熔融的鍛造超高強度不銹鋼合金相媲美的屈服強度和拉伸強度性質。然而，本發明的實施例耐大氣侵蝕鋼以空氣中熔融和在空氣中鑄造的熔模鑄件形式提供。
下表6提供了按照上述方法制備的示例性耐大氣侵蝕鋼的物理/機械性質與其他傳統鋼相比較的數據表6
根據如上所述的性能數據，本發明的耐大氣侵蝕鋼顯示出屈服強度和拉伸強度均優于其它用于比較的傳統鋼的性質，同時還具有伸長百分率和耐腐蝕性可與其它用于比較的傳統鋼相媲美的性質。
因此，本發明提供的耐大氣侵蝕鋼是可在空氣中鑄造的，并且被特別設計用于克服上述傳統超高強度鋼的所述缺點。與它們的馬氏體和馬氏體時效鋼等同物相比，本發明的耐大氣侵蝕鋼的耐大氣腐蝕性更高，且具有比多數鍛造硬化的和沉淀硬化的不銹鋼更好的綜合機械性質，屈服強度超過約230,000psi，拉伸強度大于約250,000psi，伸長率大于10％，而面積減小則為35％。
本發明的耐大氣侵蝕鋼具有優異的流動性和可鑄造性，這使得它們可被用于鑄造成復雜的薄壁結構。耐大氣侵蝕鋼的活性低于其它馬氏體時效鋼，這使得能進行空氣中熔融和澆注，并獲得期望的綜合機械性質，而無需進行多次真空熔融和鍛造加工。這類鋼活性較小的性質導致了金屬-模反應和多孔性較少。此外，通過熔模鑄造可將本發明的耐大氣侵蝕鋼直接制成近似網的形狀。與傳統的馬氏體時效合金相比，這些合金的價格更便宜，更易于獲得。無需采用高純度的原材料，這些合金就能達到期望的機械性質。這些合金易于被回收，從而降低了成本，并有利于環境。與低合金馬氏體類似物(4140或300M合金)相比，本發明的合金表現出更好的可焊接性。與傳統的超高強度鋼相比，它們在大多數應用中并不需要鍍鉻或鍍鎘，因此它們對環境更為友好。
本發明的耐大氣侵蝕鋼可被單次熔融，因而顯著地降低了加工成本。它們可在空氣中熔融和空氣中澆注成為復雜的結構，從而降低了真空鑄造爐所需要的資本支出。作為空氣中鑄造的合金，產率(每小時的產量)明顯高于采用真空熔融的合金的產率。耐大氣侵蝕鋼所要求的采購交付周期(acquisition lead-times)降低，生產循環時間更快，以及制造成本更低。由于加工更簡單，整個生產時間和周期(準備和操作時間)更快，因此需要較少的存貨。由于本發明的耐大氣侵蝕鋼在無需進行鍛造加工的情況下就能獲得其性質，因此不需要順序沖模來獲得期望的形狀和機械性質。在花費采購和加工成本的情況下，鍛造加工和真空熔融能改善它們的特性，以用于特定應用。
盡管已經公開和闡釋了特定的實施例，但應該理解的是，根據本發明的原理制造的合金可根據最終產品的特定應用而具有許多不同化學構成中的其中一種化學構成。而且，應該理解的是，本文所述溫度、時間、壓力等都只是示例性的，本領域的技術人員將能夠在不背離本發明精神的情況下設計出不同于所公開和闡釋的工藝過程和化學性質。
權利要求
1.一種空氣中鑄造的超高強度耐大氣侵蝕鋼，其通過組合C，Si，Cr，Cu，Mo，Ni，Co和Fe而制造，其中，所述鋼的屈服強度大于約230,000psi，拉伸強度大于約250,000psi，和伸長率大于約6％。
2.如權利要求1所述的空氣中鑄造的超高強度耐大氣侵蝕鋼，還包括選自V，W，N和其混合物的至少一種成分。
3.如權利要求1所述的空氣中鑄造的超高強度耐大氣侵蝕鋼，其中，C的含量為約0.16至0.23wt％，Si的含量為約0.2至1.5wt％，Cr的含量為約2至5wt％，Cu的含量為約0.2至2wt％，Mo的含量為約0.8至3wt％，Ni的含量為約7至12wt％，Co的含量為約13至17wt％，以及Fe以余量存在。
4.一種超高強度耐大氣侵蝕鋼，基本由下列物質組成約0.16至0.23wt％范圍內的C，約0.2至1.5wt％范圍內的Si，約2至5wt％范圍內的Cr，約0.2至2wt％范圍內的Cu，約0.8至3wt％范圍內的Mo，約7至12wt％范圍內的Ni，約13至17wt％范圍內的Co，以及余量的Fe。
5.一種超高強度耐大氣侵蝕鋼，包括約0.16至0.23wt％范圍內的C，約0.2至1.5wt％范圍內的Si，約2至5wt％范圍內的Cr，約0.2至2wt％范圍內的Cu，約0.8至3wt％范圍內的Mo，約7至12wt％范圍內的Ni，約13至17wt％范圍內的Co，最多為約2wt％的V，最多為約2wt％的W，最多為約0.4wt％的N，以及余量的Fe。
6.一種由耐大氣侵蝕鋼制造的鑄件，其是按照下列步驟制備的在高于約1,900的溫度和高于約14,000psi的壓力下，對由耐大氣侵蝕鋼制成的鑄造件進行約3到5小時的熱等靜壓制處理；在約2,000以上的溫度下，對所述鑄造件進行約1到6小時的均勻化處理；在約1,600到約2,100的溫度范圍內，對所述鑄造件進行約1到4小時的固溶體熱處理，然后冷卻到室溫；在低于約-50的溫度下，通過冷凍冷卻所述鑄造件約1到8小時；和在約800到約1,000的溫度下，對所述鑄造件進行約4到約5小時的老化。
7.如權利要求6所述的鑄件，其中，在所述壓制步驟之前，該鑄件是由下列步驟形成的組合約0.16至0.23wt％的C，約0.2至1.5wt％的Si，約2至5wt％的Cr，約0.2至2wt％的Cu，約0.8至3wt％的Mo，約7至12wt％的Ni，約13至17wt％的Co，以及余量的Fe；熔融所述組合的成分，形成耐大氣侵蝕鋼混合物；以及澆注所述耐大氣侵蝕鋼混合物，形成所述鑄造件。
8.一種由耐大氣侵蝕鋼制造鑄造件的方法，包括下列步驟組合約0.16至0.23wt％的C，約0.2至1.5wt％的Si，約2至5wt％的Cr，約0.2至2wt％的Cu，約0.8至3wt％的Mo，約7至12wt％的Ni，約13至17wt％的Co，以及余量的Fe；熔融所述組合的成分，形成耐大氣侵蝕鋼混合物；以及澆注所述耐大氣侵蝕鋼混合物，形成所述鑄造件。
9.如權利要求8所述的方法，還包括在所述組合步驟期間，加入選自V，W，N和其混合物的一種或多種成分。
10.如權利要求8所述的方法，還包括下列步驟在約1,900以上的溫度和高于約14,000psi的壓力下，對所述鑄造件進行約3到5小時的熱等靜壓制處理；在約2,000以上的溫度下對所述鑄造件進行約1到6小時的均勻化處理；在約1,600到約2,100的溫度范圍內對所述鑄造件進行約1到4小時的固溶體熱處理，然后冷卻到室溫；通過冷凍使所述鑄造件在低于約-50的溫度下，冷卻約1到4小時；和在約800到約1,000的溫度范圍內對所述鑄造件進行約4到約5小時的老化處理。
全文摘要
通過組合C、Si、Cr、Cu、Mo、Ni、Co和Fe而制造的，空氣中鑄造的超高強度耐大氣侵蝕鋼，其中，該鋼的屈服強度大于約230,000psi，拉伸強度大于約250,000psi，且伸長率大于約6％。在一種優選實施方案中，該空氣中鑄造的超高強度耐大氣侵蝕鋼包括選自V、W、N和其混合物的至少一種成分。在另一種優選實施方案中，C的含量為約0.16至0.23wt％，Si的含量為約0.2至1.5wt％，Cr的含量為約2至5wt％，Cu的含量為約0.2至2wt％，Mo的含量為約0.8至3wt％，Ni的含量為約7至12wt％，Co的含量為約13至17wt％，剩余的量為Fe。
文檔編號C21D9/00GK1869270SQ200510073060
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月27日 優先權日2005年5月27日
發明者R·納瑟－拉菲, M·懷特 申請人:蓋恩斯馬特有限公司