CN111020403B - 一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢、制备方法及其应用 - Google Patents

一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢、制备方法及其应用
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
Figure GDA0002805806980000011
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
Figure GDA0002805806980000012
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；
(3)淬火：正火后的毛坯在加热炉中进行阶段式升温，第一阶段：温度由50℃以下升温至350±50℃，保温180±15min，优选的升温速度≤80℃/小时；第二阶段：温度由350±50℃升温至650±50℃，保温240±15min，优选的升温速度≤60℃/小时；第三阶段：温度由650℃±50℃升温至880℃±20℃，保温360±15min，优选的升温速度≤80℃/小时；保温结束后，在空气中冷却至840～850℃，然后入水冷却15～20min；然后浸入淬火油中冷却至室温～100℃，淬火油温度为20～70℃，得到淬火后的毛坯；
(4)回火：加热炉升温至650±20℃，将淬火后的毛坯放入加热炉中保温1440±60min；保温结束后，温度由650±20℃降至400±10℃，保温600±15min，优选的降温速度≤30℃/小时；保温结束后，在空气中冷却至室温，得到一种高强度高韧性25CrNi3MoVE合金钢。
优选的，所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的屈服强度为600～700MPa。
一种本发明所述的高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的应用，所述合金钢作为船舶主轴材料使用。
优选的，所述船舶主轴的直径小于等于540mm，优选为500～540mm。
有益效果
本发明通过将钢中C含量控制在0.22～0.28％、并优化合金成分，突破了普通合金材料的Cr-Mo系、Cr-Ni-Mo系特点，增加了微合金化元素V，从而细化了组织，提高强度和韧性。此外降低了C含量、S、P及Pb、Sb、Sn、As等有害杂质元素的含量，增加了Ni含量。在保证直径500mm锻件心部淬透的前提下，能够适应一种新型的待温淬火工艺，即在浸入淬火油中冷却之前先空冷至840～850℃并水冷一段时间，从而保证零件不出现淬火裂纹或其它缺陷。进一步确保合金钢具有足够的淬透性、高的强度及优良的室温和低温韧性。
本发明通过合理优化设计，特别是考虑碳和合金元素的交互作用，其可锻造温度区间为800～1250℃，高于通常材料50～100℃，从而可以实现了大尺寸锻件一火成形。在该范围内可保证大尺寸毛坯具有较好的塑性和较低的变形抗力，提高了锻造生产率。
本发明通过合理的热处理优化设计，可将材料的屈服强度控制在600～700MPa的合适范围内，降低合金钢材料在海水环境下的氢脆敏感性，作为大尺寸船舶主轴材料使用时同时兼顾高强度、高韧性和耐海水使用环境需求。
本发明所述的高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的力学性能如表1所示。
表1
Figure GDA0002805806980000041
附图说明
图1为无法兰轴和杆的取样检查部位示意图；
图2为带法兰轴的取样检查部位示意图；
图3为带止推法兰轴的取样检查部位示意图；
图4为实施例1中所述的船舶主轴锻件的结构示意图；
图5为实施例2中所述的船舶主轴锻件的结构示意图；
图6为实施例3中所述的船舶主轴锻件的结构示意图；
其中，1-横向试样取样部位，2-纵向试样取样部位。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作出进一步详细说明。
以下实施例中：
对25CrNi3MoVE钢制造的轴锻件进行显微检验时，要求为：非金属夹杂物应小于GB/T 10561-2005评级图1中A、B、C、D类的2级别，DS类的1.5级别。晶粒度级别应不小于或符合GB/T 6394-2002的5级。
对25CrNi3MoVE钢制造的轴锻件进行低倍和断口检验时，要求为：低倍片上不得有肉眼可见的缩孔残余、气泡、分层、裂纹、夹杂、翻皮和白点等缺陷。其低倍组织应符合：一般疏松≤1.0级，中心疏松≤1.0级，方型偏析≤1.0级。
25CrNi3MoVE钢技术条件的检验规则，包括检验责任，化学成分分析，力学性能试验，检验项目、取样数量、取样部位、试验方法，不合格试样，复验要求。
对25CrNi3MoVE钢进行力学性能试验时，试样取样检查部位示意图如图1-3所示。所述力学性能试验为：拉伸试样应采用Φ14mm的比例试样，若受试块尺寸限制，亦可采用直径为6mm～10mm比例试样。冲击试样采用夏比V型缺口试样。对于实心圆柱形锻件应在距离表面1/3半径处取样，对于空心锻件应在壁厚1/2处取样，对于实心矩形锻件应在断面对角线1/6处取样。检验项目、取样数量、取样部位和试验方法见表2。
表2
Figure GDA0002805806980000051
所述不合格试样为：当出现下列情形之一时，试验结果无效，可重新取样进行试验。a)当试样上有缺陷(白点和裂纹除外)而导致试验结果不合格时。b)当拉伸试样的断裂处与最近标距端点之间距离小于标距长度的1/3，而伸长率达不到规定值时。
所述复验要求为：a)除冲击试验外，若任何一项力学性能试验结果未达到规定值时，可在不合格试样邻近位置选取双倍数量的试样对不合格的项目进行复验。复验均合格时可以验收，否则认为不合格。b)当一组三个冲击试验结果未满足要求时，若低于规定冲击功平均值的试样不超过2个，且其中低于规定冲击功平均值70％的试样不超过1个时，则允许再取一组三个冲击试样进行复验。复验后，前后6个试样的冲击功平均值若满足规定的冲击功平均值的要求，且这6个试验结果中，低于冲击功平均值的试验不超过2个，其中低于规定冲击功平均值70％的试样不超过1个时，锻件可以验收。否则认为不合格。c)对要求以热处理状态供应的锻件，试验结果不合格时，可重新进行热处理，热处理后应按规定取样，重新提交试验。但淬火次数不超过三次。
实施例1：
一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的化学成分质量百分比如表3所示。
表3
Figure GDA0002805806980000061
杂质：O：22ppm，N：78ppm，As：315ppm，Sn：210ppm，Sb：50ppm，Pb：12ppm，H：2ppm。
本实施例所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的制备方法如下：
(1)电炉冶炼：以废钢和铁水为原料，经过氧化和还原反应，获得低P、S和气体元素含量的高洁净度钢水。
(2)LF炉外精炼：电炉冶炼交包后，保持钢包温度≥1675℃时，移至真空位。根据所述钢的化学成分要求，在LF炉外精炼时加入相应的原料，并调整各成分含量到钢的最终成分含量要求，得到炉外精炼后的钢水。
(3)VD真空精炼：炉外精炼后的钢水通过VD真空脱气进一步降低钢中的气体元素含量，真空度达67Pa时保持时间15min，破真空后软吹氩时间15min，得到真空精炼后的钢水。
(4)浇注：真空精炼后的钢水在1580℃下开始浇注形成钢锭，钢锭脱模时间90min。
(5)钢锭缓冷：将所述钢锭加热轧制成方坯，装入缓冷坑缓冷56h，得到钢坯，钢坯出缓冷坑后经修磨机扒皮清理。
(6)电渣重熔：电渣重熔所述钢坯，脱模后经48h砂冷，经670℃退火处理，退火时间24h以上，得到重熔后的钢锭。
(7)锻造：将所述重熔后的钢锭扣罩送入水压机，装入待料炉，炉温700℃，保温8小时；转加热炉加热，锻造加热温度1250℃，终锻温度850℃。钢锭本体镦粗，锻造比：2.5，法兰及其它凸出部分的锻造比：1.5；得到锻造毛坯；
(8)正火：将锻造毛坯在加热炉中正火，正火温度900℃，保温时间180min，保温结束后随炉冷却至室温，得到正火后的毛坯；
(9)淬火：将正火后的毛坯放入加热炉中，加热炉温度由室温升温至350℃，升温速度为78℃/小时，保温165min；加热炉温度由300℃升温至700℃，升温速度为60℃/小时，在700℃保温225min；加热炉温度由700℃升温至900℃，升温速度为80℃/小时，在900℃保温345min；保温结束后，在空气中冷却至840℃，然后入水冷却15min；然后放入油室，浸入油室内的淬火油中淬火，淬火油温度为22℃，在淬火油中冷却至100℃，得到淬火后的毛坯；
(10)回火：先将加热炉升温至630℃，再放入淬火后的毛坯，保温1380min，加热炉温度由630℃降温至390℃，降温速度为30℃/小时，保温615min，得到回火后的毛坯；保温结束后从炉中取出回火后的毛坯，放在空气中自然冷却至室温，得到一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢。
将本实施所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢制造为直径为Φ540mm，法兰外径为950mm，长度为4750mm的船舶主轴锻件，如图4所示。
本实施例所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的力学性能如表4所示：
表4
Figure GDA0002805806980000081
对本实施所述主轴锻件进行显微检验，所述显微检验值为：非金属夹杂物A类：0级；B类：0级；C类：0级；D类：0.5级；DS类：0级；晶粒度级别：7级。
本实施例所述船舶主轴锻件低倍组织指标如表5所示：
表5
检验项目 一般疏松 中心疏松 方型偏析
级别要求 0级 0级 0级
断口：室温内一次打断的断口试样上无肉眼可见的非金属夹杂物、内裂、白点、层状和石状。
无损探伤：主轴锻件在最终热处理后按CB/T4321-2013中附录C(标准的附录)的规定进行超声波探伤，探伤结果：按标准未发现超标缺陷，合格。
实施例2：
一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的化学成分质量百分比如表6所示。
表6
Figure GDA0002805806980000082
杂质：O：24ppm，N：100ppm，As：398ppm，Sn：300ppm，Sb：35ppm，Pb：20ppm，H：1.8ppm。
本实施例所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的制备方法如下：
(1)电炉冶炼：以废钢和铁水为原料，经过氧化和还原反应，获得低P、S和气体元素含量的高洁净度钢水。
(2)LF炉外精炼：电炉冶炼交包后，保持钢包温度≥1675℃时，移至真空位。根据所述钢的化学成分要求，在LF炉外精炼时加入相应的原料，并调整各成分含量到钢的最终成分含量要求，得到炉外精炼后的钢水。
(3)VD真空精炼：炉外精炼后的钢水通过VD真空脱气进一步降低钢中的气体元素含量，真空度达67Pa时保持时间15min，破真空后软吹氩时间15min，得到真空精炼后的钢水。
(4)浇注：真空精炼后的钢水在1580℃下开始浇注形成钢锭，钢锭脱模时间90min。
(5)钢锭缓冷：将所述钢锭加热轧制成方坯，装入缓冷坑缓冷56h，得到钢坯，钢坯出缓冷坑后经修磨机扒皮清理。
(6)电渣重熔：电渣重熔所述钢坯，脱模后经48h砂冷，经670℃退火处理，退火时间24h以上，得到重熔后的钢锭。
(7)锻造：将所述重熔后的钢锭的扣罩送入水压机，装入待料炉，炉温700℃，保温8小时；转加热炉加热，锻造加热温度1200℃，终锻温度850℃。用锻坯锻成锻件，本体部分的锻造比：1.5，法兰及其它凸出部分的锻造比：1.3；得到锻造毛坯。
(8)正火：将锻造毛坯在加热炉中正火，正火温度860℃，保温时间270min，保温结束后随炉冷却至室温，得到正火后的毛坯；
(9)淬火：将正火后的毛坯放入加热炉中，加热炉温度由室温升温至400℃，升温速度为80℃/小时，保温195min；加热炉温度由400℃升温至600℃，升温速度为55℃/小时，在600℃保温255min；加热炉温度由600℃升温至860℃，升温速度为70℃/小时，在860℃保温375min；保温结束后，在空气中冷却至850℃，然后入水冷却20min；然后放入油室，浸入油室内的淬火油中淬火，淬火油温度为70℃，在淬火油中冷却至100℃，得到淬火后的毛坯；
(10)回火：先将加热炉升温至670℃，再放入淬火后的毛坯，保温1500min，加热炉温度由670℃降温至410℃，降温速度为25℃/小时，保温585min，得到回火后的毛坯；保温结束后从炉中取出回火后的毛坯，放在空气中自然冷却至室温，得到一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢。
将本实施所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢制造为直径为Φ540mm，法兰外径为950mm，推力盘外径为1500mm，长度为2500mm的船舶主轴锻件，如图5所示。
本实施例所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的力学性能如表7所示：
表7
Figure GDA0002805806980000101
对本实施所述船舶主轴锻件进行显微检验，所述显微检验值为：由25CrNi3MoVE钢制造的轴锻件进行显微检验，非金属夹杂物A类：1.5级；B类：0级；C类：0级；D类：1级；DS类：0级；晶粒度级别：6级。
本实施例所述船舶主轴锻件的低倍组织指标如下表8所示：
表8
检验项目 一般疏松 中心疏松 方型偏析
级别要求 0.5级 0级 0级
所述断口为：室温内一次打断的断口试样上无肉眼可见的非金属夹杂物、内裂、白点、层状和石状。
所述无损探伤要求为：主轴锻件在最终热处理后按CB/T4321-2013中附录C(标准的附录)的规定进行超声波探伤，探伤结果：按标准未发现超标缺陷，合格。
实施例3：
一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的化学成分质量百分比如表9所示。
表9
Figure GDA0002805806980000111
杂质：O：25ppm，N：91ppm，As：400ppm，Sn：280ppm，Sb：42ppm，Pb：17ppm，H：1ppm。
本实施例所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的制备方法如下：
(1)电炉冶炼：以废钢和铁水为原料，经过氧化和还原反应，获得低P、S和气体元素含量的高洁净度钢水。
(2)LF炉外精炼：电炉冶炼交包后，保持钢包温度≥1675℃时，移至真空位。根据所述钢的化学成分要求，在LF炉外精炼时加入相应的原料，并调整各成分含量到钢的最终成分含量要求，得到炉外精炼后的钢水。
(3)VD真空精炼：炉外精炼后的钢水通过VD真空脱气进一步降低钢中的气体元素含量，真空度达67Pa时保持时间15min，破真空后软吹氩时间15min，得到真空精炼后的钢水。
(4)浇注：真空精炼后的钢水在1580℃下开始浇注形成钢锭，钢锭脱模时间90min。
(5)钢锭缓冷：将所述钢锭加热轧制成方坯，装入缓冷坑缓冷56h，得到钢坯，钢坯出缓冷坑后经修磨机扒皮清理。
(6)电渣重熔：电渣重熔所述钢坯，脱模后经48h砂冷，经670℃退火处理，退火时间24h以上，得到重熔后的钢锭。
(7)锻造：将所述重熔后的钢锭的扣罩送入水压机，装入待料炉，炉温700℃，保温8小时；转加热炉加热，锻造加热温度1220℃，终锻温度830℃。用锻坯锻成锻件，本体部分的锻造比：1.5，法兰及其它凸出部分的锻造比：1.3；得到锻造毛坯。
(8)正火：将锻造毛坯在加热炉中正火，正火温度880℃，保温时间220min，保温结束后随炉冷却至室温，得到正火后的毛坯；
(9)淬火：将正火后的毛坯放入加热炉中，加热炉温度由室温升温至360℃，升温速度为70℃/小时，保温180min；加热炉温度由360℃升温至650℃，升温速度为50℃/小时，在650℃保温240min；加热炉温度由650℃升温至880℃，升温速度为72℃/小时，在880℃保温360min；保温结束后，在空气中冷却至850℃，然后入水冷却17min；然后放入油室，浸入油室内的淬火油中淬火，淬火油温度为70℃，在淬火油中冷却至100℃，得到淬火后的毛坯；
(10)回火：先将加热炉升温至650℃，再放入淬火后的毛坯，保温1450min，加热炉温度由650℃降温至400℃，降温速度为20℃/小时，保温610min，得到回火后的毛坯；保温结束后从炉中取出回火后的毛坯，放在空气中自然冷却至室温，得到一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢。
将本实施所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢制造为直径为Φ500mm，法兰外径为950mm，长度为2500mm的船舶主轴锻件，如图6所示。
本实施例所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的力学性能如表10所示：
表10
Figure GDA0002805806980000131
对本实施所述船舶主轴锻件进行显微检验，所述显微检验值为：由25CrNi3MoVE钢制造的轴锻件进行显微检验，非金属夹杂物A类：0级；B类：0级；C类：0级；D类：1级；DS类：0级；晶粒度级别：7级。
本实施例所述船舶主轴锻件的低倍组织指标如下表11所示：
表11
检验项目 一般疏松 中心疏松 方型偏析
级别要求 1级 0级 0级
所述断口为：室温内一次打断的断口试样上无肉眼可见的非金属夹杂物、内裂、白点、层状和石状。
所述无损探伤要求为：主轴锻件在最终热处理后按CB/T4321-2013中附录C(标准的附录)的规定进行超声波探伤，探伤结果：按标准未发现超标缺陷，合格。
对直径500mm以上的大尺寸轴，控制不同部位组织和力学性能的均匀性尤为重要，本发明充分考虑大型锻件在热处理过程中的特点，对淬透性、强度和韧性留有适当的余量。采用电炉+炉外精炼+电渣重熔工艺冶炼，通过冶炼工艺优化，最大限度地降低有害杂质元素的含量，获得高洁净度冶炼质量。通过优化的淬火、高温回火热处理工艺，使25CrNi3MoVE钢最终获得均匀细小的回火马氏体组织，并且分布有均匀细小的碳化物，细小尺寸的奥氏体晶粒，使轴性能更稳定。
综上所述，发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，其特征在于：所述钢的化学成分质量百分比为：C0.22-0.28%，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，所述杂质元素包括O、N、As、Sn、Sb、Pb、和H，且O≤25ppm，N≤100ppm，As≤400ppm，Sn≤300ppm，Sb≤50ppm，Pb≤20ppm，H≤2ppm；所述钢的组织结构为回火马氏体组织；所述钢通过以下方法制备得到，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；
（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；
（3）淬火：正火后的毛坯在加热炉中进行阶段式升温，第一阶段：温度由50℃以下升温至350±50℃，保温180±15min；第二阶段：温度由350±50℃升温至650±50℃，保温240±15min；第三阶段：温度由650℃±50℃升温至880℃±20℃，保温360±15min；保温结束后，在空气中冷却至840~850℃，然后入水冷却15~20min；然后浸入淬火油中冷却至室温~100℃，淬火油温度为20~70℃，得到淬火后的毛坯；
（4）回火：加热炉升温至650±20℃，将淬火后的毛坯放入加热炉中保温1440±60min；保温结束后，温度由650±20℃降至400±10℃，保温600±15min；保温结束后，在空气中冷却至室温，得到一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢。
2.如权利要求1所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，其特征在于：步骤（1）中锻造时始锻温度为1200~1250℃，终锻温度为800~850℃。
3.如权利要求1所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，其特征在于：步骤（3）中第一阶段升温速度≤80℃/小时。
4.如权利要求1所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，其特征在于：步骤（3）中第二阶段升温速度≤60℃/小时。
5.如权利要求1所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，其特征在于：步骤（3）中第三阶段升温速度≤80℃/小时。
6.如权利要求1所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，其特征在于：步骤（4）中温度由650±20℃降至400±10℃时，降温速度≤30℃/小时。
7.如权利要求1所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢，其特征在于：所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的屈服强度为600~700MPa。
8.如权利要求1所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的应用，其特征在于：所述高强度高韧性25CrNi3MoVE钢作为船舶主轴材料使用。
9.如权利要求8所述的一种高强度高韧性25CrNi3MoVE钢的应用，其特征在于：所述船舶主轴的直径小于等于540mm。
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CN103131962B (zh) * 2011-11-29 2017-02-15 中国科学院金属研究所 一种高韧性的低合金高强度钢及其调质热处理方法
CN103436803A (zh) * 2013-08-13 2013-12-11 武汉重工铸锻有限责任公司 五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法
CN104109816B (zh) * 2014-06-26 2017-05-17 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 渗碳合金钢及其制备方法和应用
US20160130692A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Caterpillar Inc. Rapid Nitriding Through Nitriding Potential Control
EP3530761B1 (en) * 2018-02-23 2022-04-27 Vallourec Deutschland GmbH High tensile and high toughness steels

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