CN116970878A - 高韧性高强度马氏体不锈钢、钢结构件及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于粉末冶金材料及智能制造技术领域，涉及一种高韧性高强度不锈钢原料、钢结构件及其制备方法与应用。该种高韧性高强度不锈钢原料各化学元素的质量百分比含量是：Cr 7.0～9.0wt％，Ni 7.0～9.0wt％，Co 9.0～15.0wt％，Mo 5.5～7.0wt％，C≤0.03wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。利用该高韧性高强度不锈钢原料注射成型形成的钢结构体，冲击功大于30J/cm2的同时，屈服强度大于1600MPa，延伸率大于8％。

Description

高韧性高强度马氏体不锈钢、钢结构件及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于粉末冶金材料及智能制造技术领域，涉及一种金属材料，特别涉及一种高韧性高强度马氏体不锈钢、钢结构件及其制备方法与应用。
背景技术
金属注射成型(Metal Injection Molding，简称MIM)是一种从粉末冶金、塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成型技术。近年来，该技术发展为最大限度地提高固体粒子的含量并且在随后的烧结过程中完全除去粘结剂并使成形坯致密化。金属注射成形的基本工艺步骤是：首先是选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，然后在一定温度下采用适当的方法将粉末和粘结剂混合成均匀的喂料，经制粒后在注射成形，获得的成形坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品。
MIM可以制造出复杂形状的金属部件，包括细小的内部结构、薄壁结构和精密孔洞等，而且能够实现高度精密的成形，具有出色的尺寸控制和表面质量。因此，MIM已被广泛应用于一些精密度要求高的零部件的制造。
在“3C”应用领域，特别是折叠屏手机、电脑应用领域，为了实现穿戴设备的轻量化，高强度马氏体钢、超高强度钢开始应用折叠屏转轴设计。由于这种零部件结构复杂，一般都是用金属注射成型方法设计制造，但注射成型烧结件的烧结密度一般仅能达到理论密度的96％～99.5％，无法达到铸造材料密度，也无法再用冷热变形(压延、锻造)方法进一步提高材料性能。所以，用注射成型方法生产的超高强度钢材料，即使是烧结优良的烧结材料，其烧结基体中存在0.5～3％的孔隙率。用热等静压的方法可以将这种材料的孔隙率降至接近零，密度提高到接近理论密度。但这种方法大幅度提高加工成本，难以实现低成本大规模量产。
目前，很多关于注射成型超高强度钢的专利中，一般都仅仅关注于材料的屈服强度，而对于其延伸率韧性，在材料开发中远远不够重视。注射成型烧结材料基体中的这种空隙，本身就是材料的一种缺陷。相比铸造、锻造等密度为100％的材料，其性能如强度、延伸率等下降幅度较大，特别是材料的延伸率。在实际应用中，即使是延伸率达到5％的材料，由于烧结空隙的存在，材料仍存在脆性断裂的可能，材料的抗跌落试验无法通过。例如，同样对于屈服强度为1500MPa的材料，延伸率为5％的材料与延伸率为8％的材料，前者的冲击值仅为8J/cm2，而后者可以达到40J/cm2以上。在抗拉断裂测试过程中，前者接近于脆性断裂，而后者一般是带有径缩韧窝的塑性断裂。
所以，“3C”应用中常常需要延伸率更高、韧性更好的超高强度钢材料，提高材料的应用可靠性，以满足利益广泛的应用要求。
但是，由于注射成型烧结材料基体中多空隙特点，这种普遍存在的材料缺陷使得提高注射成型超高强度钢的延伸率和韧性变得十分困难。当材料延伸率在6％的基础上，想继续提高延伸性能，变得十分困难。
现有技术中，关于注射成型材料部分如下。
CN103981436A公开的金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢及其制造方法，以重量百分比计，所述马氏体时效钢成份包含：Ni 17～19％，Co 8～10％，Mo 4.5～6.5％，C≤0.08％，余量为铁以及不可避免的杂质。使其材料的抗拉强度达1500MPa以上，延伸率达10％以上，冲击强度达50J/cm2以上，材料的硬度为HRC40-48。
CN114480943A公开的低钴马氏体钢不锈钢粉末，按质量百分比计，其化学成份组成如下：Ni：9～13％，Mo：9～13％，Co：4～8％，Ti：1.5～2.5％，Al：1～2％，Nb：0.2～0.5％，Mn：<1％，C：≤0.03％，O：≤0.03％，Fe：余量。抗拉强度2050MPa左右，延伸率5％左右。
CN111250694A公开的高强高韧金属零件的注射成型方法，所使用的合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17％～18％；钴，8.5％～9.5％；钼，4.5％～5.0％；余量为铁。利用该合金粉末获得的高强高韧转轴零件，屈服强度1350MPa，延伸率6％。
CN115740427A公开的一种1800MPa级超高强度高韧钢的MIM粉体，包括以下重量百分比的金属粉末：C 0.0～0.6％、Cr 2.0～3.5％、Ni 11.0～14.0％、Co 14.0～17.0％和Mo1.5～2.5％，所述MIM粉体的粒径≤50μm。，通过对原料成分以及热脱脂和烧结工艺的改进，制备得到屈服强度≥1800MPa，延伸率≥5％，硬度52～58HRC的超高强度高韧钢零件。
WO2023025252A1公开的钢、钢结构件、电子设备及钢结构件的制备方法，该钢包括Fe，重量百分含量>60.67wt％；Cr，重量百分含量为8.01wt％～8.99wt％；Ni，重量百分含量为6wt％～7wt％；Co，重量百分含量为15.01wt％～15.99wt％；Mo，重量百分含量为5.5wt％～6.5wt％；Nb，重量百分含量≤0.5wt％；O，重量百分含量≤03wt％；C，重量百分含量<0.05wt％。利用该组分的钢所制得的钢结构件，屈服强度达到1900MPa左右，延伸率达到4-6％。
从上述列举的现有技术可以看出，对于金属注射成型材料，强度和延伸率是普遍关注的重要性能。通常情况下，钢制品的强度与其延伸率呈反向关系。在实际应用中，钢制品通常需要同时具备一定的强度和延伸率，以满足不同的要求。现有技术中无法提供屈服强度大于1600MPa，同时延伸率大于8％的高韧性金属注射成型材料。而在“3C”应用领域，亟需具有这一性能的钢结构件。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术中的金属注射成型材料进行补充，提供一种屈服强度大于1600MPa，同时延伸率大于8％的金属注射成型材料。
本发明的第一方面，提供一种高韧性高强度马氏体不锈钢。
本发明第一方面解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高韧性高强度马氏体不锈钢，由如下化学元素组成：
Cr 7.0～9.0wt％，Ni 7.1～9.0wt％，Co 9.0～14.0wt％，Mo 5.5～7.0wt％，C≤0.03wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
Cr元素主要提供不锈钢的耐腐蚀性能。铬与氧气形成一种稳定的氧化铬层，可以防止不锈钢表面与环境中的氧气和水发生反应，从而保护不锈钢免受腐蚀的侵害。铬在材料中同时是一个铁素体化元素，过高的铬会降低材料强度。
Ni元素也是超高强度不锈钢中的韧化元素，提高马氏体钢的抗断裂能力，增加材料的塑性和韧性，镍能提高不锈钢钝化倾向，改善马氏体不锈钢的耐腐蚀能力。但镍的奥氏体化倾向较大，过高的镍使材料难以形成马氏体组织，降低机械性能。
Co元素作为重要的强化元素，在材料的时效过程中会促进弥散析出相的形成。Co的增加，有利于提高材料韧性和强度。随着钴含量的提高，材料的马氏体转变温度提高，在固溶热处理后气淬过程中更容易实现马氏体转变，有利于提高材料性能及稳定性。但钴含量过高会增加材料成本。
Mo是马氏体不锈钢中最主要的固溶强化元素。其固溶强化效应可以提高马氏体不锈钢的屈服强度和抗拉强度，但过高的Mo会在材料中形成脆性相，在提高强度的同时，材料韧性大幅度降低，直至演变成脆性材料。
总体上，Fe\Ni\Cr\Co\Mo系超高强度马氏体不锈钢，是一种元素置换固溶型的超高强度不锈钢，Mo是增强核心，形成(Fe/Cr/Ni/Co)Mo为基本固溶架构的增强材料。材料的强度与韧性，处决于材料中的元素成分比例、相结构、晶粒大小、位错密度、材料缺陷等因素。
注射成型工艺由于所形成的基体中多空隙，这种普遍存在的材料缺陷使得提高注射成型超高强度钢的延伸率和韧性变得十分困难。尤其是需要保证一定强度的前提下，尤其难以提高延伸率，当材料延伸率在6％的基础上，想继续提高延伸性能，十分困难。
本发明通过对原料成分及其含量进行调整改进，优化最合适的组成，结合注射成型工艺，使得不锈钢屈服强度大于1600MPa，同时延伸率大于8％。
本发明的一实施方式中，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 7.0～9.0wt％，Ni 7.1～9.0wt％，Co 9.5～14.0wt％，Mo 5.8～6.5wt％。
本发明的一实施方式中，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 8.0～9.0wt％，Ni 7.1～8.0wt％，Co 9.5～14.0wt％，Mo 5.8～6.5wt％。
本发明的一实施方式中，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 8.0～9.0wt％，Ni 7.1～7.5wt％，Co 10.0～13.0wt％，Mo 6.0～6.5wt％。
本发明的第二方面，提供一种钢结构件，采用上所述的高韧性高强度不锈钢原料通过金属注射成型工艺而形成。
上述的钢结构件，其屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于8％，尤其是屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于9％。
本发明的第三方面，提供一种钢结构件的制备方法，包括如下步骤：
S1：将粒度D90小于40微米的高韧性高强度不锈钢粉末与POM等粘结剂混合造粒，得到喂料颗粒原料；高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：Cr 7.0～9.0wt％，Ni7.1～9.0wt％，Co 9.0～14.0wt％，Mo 5.5～7.0wt％，C≤0.03wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素；
S2：将颗粒原料注塑成型为生坯；
S3：将生坯进行催化脱脂；
S4：经催化脱脂后的生坯在负压环境下，进行热脱脂和烧结，得到烧结件，烧结温度范围1360～1380℃；
S5：烧结件依次进行固溶处理、时效处理，得到所述钢结构件。
本发明的一实施方式中，步骤S1中，造粒的温度为175～200℃。
本发明的一实施方式中，步骤S5中，所述固溶处理操作为：在真空环境下以5～10℃/min的升温速率升至1040～1085℃，保温60～120min，然后高压气淬冷至室温。
本发明的一实施方式中，步骤S5中，采用6atm～10atm高压惰性气体进行气淬冷至室温。惰性气体采用氮气或氩气。
本发明的一实施方式中，步骤S5中，所述时效处理操作为：在520～550℃进行时效处理，保温2～8h。
本发明的一实施方式中，步骤S3中，使用硝酸或草酸对生坯进行催化脱脂；硝酸脱脂的温度条件为110℃±5℃，草酸脱脂的温度条件为130℃±5℃。
本发明的第四方面，提供一种钢结构件，采用上述的制备方法制成。
本发明的一实施方式中，所述钢结构件的屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于8％，尤其是屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于9％。
本发明的第五方面，提供上述高韧性高强度不锈钢原料、上述钢结构件在3C产品、汽车产品、航空产品、医疗产品方面的应用。
尤其是上述高韧性高强度不锈钢原料、上述钢结构件在3C产品及其零部件制造方面的应用。
本发明所述“3C产品”，是计算机类、通信类和消费类电子产品三者的统称，亦称“信息家电”。例如电脑、平板电脑、手机或数字音频播放器等。这类产品结构复杂、精度要求高，强度和韧性要求高，本发明的不锈钢尤其适用于这些领域的产品。
附图说明
图1是本发明实施例1的高强度马氏体不锈钢材料中(材料截面)的空隙金相。
图2是本发明实施例1的马氏体不锈钢烧结后得到的高强度马氏体不锈钢金相。
图3是本发明实施例1的马氏体不锈钢时效处理后的高强度马氏体不锈钢金相。
图4是本发明实施例3提供的测试条的拉伸曲线图。
图5是本发明对比例2提供的钢结构件的拉伸曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。所涉及的参数范围如无特别说明均包括端点值。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
“3C”产品的结构类零部件，一般为小型精密零件且具备复杂的三维结构，承担机构运转顺畅性与结构可靠性的要求，因而对材料的要求是多维度的，要求制备工艺便于成型精密复杂的结构，以提供更大的结构设计自由度，且对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)和韧性(如延伸率)也有较高的要求。
本具体实施方式中，旨在提供一种具有更高强度和更好韧性的不锈钢材料，用于注射成型形成钢结构体，所形成的钢结构体的屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于8％，尤其是屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于9％。
抗拉强度、屈服强度、延伸率的检测方法：材料经注射、烧结成机械性能拉伸测试样条，根据国家金属材料拉伸试验标准GB/T228.1-2010进行检测，冲击强度检测采用GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》标准。烧结样条直径Ф3.20±0.05，样条标长25mm；延伸率通过测量断后长度计算；抗拉强度、屈服强度通过试验机微机采集。
本发明的核心是提供一种高韧性高强度马氏体不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.0～9.0wt％，Ni 7.0～9.0wt％，Co 9.0～15.0wt％，Mo 5.5～7.0wt％，C≤0.03wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。不可避免的杂质元素，如Mn、Si、P、S等元素。
一些实施例中，Cr元素含量为8.0～9.0wt％，Ni 7.5～9.0wt％，Co 9.5～15.0wt％，Mo 5.8～6.5wt％。
一些实施例中，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 8.0～9.0wt％，Ni 7.5～8.0wt％，Co 9.5～15.0wt％，Mo 5.8～6.5wt％。
一些实施例中，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 8.0～9.0wt％，Ni 7.5～8.0wt％，Co 10.0～13.0wt％，Mo 6.0～6.5wt％。
采用上述高韧性高强度不锈钢原料，通过金属注射成型工艺，制备特定结构的钢结构体，方法如下：
(1)原材料准备：
准备不锈钢原料和粘结剂，不锈钢原料采用上述的高韧性高强度不锈钢原料，包含Cr 7.0～9.0wt％，Ni 7.0～9.0wt％，Co 9.0～15.0wt％，Mo 5.5～7.0wt％，C≤0.03wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。不锈钢原料可以以预合金粉末形式或纯金属粉末形式，制备粉末原料可采用雾化法、还原法、机械研磨法等。粉末尺寸在0.5至40μm之间，更加优选为2至18μm，可以根据需要进行相应调整。
粘结剂可以采用任何可用的金属粉末粘结剂，例如有机粘结剂，粘结剂的作用是使金属粉末颗粒成型并能注射成各种复杂结构零件，使混合料在加热后具有流变性和润滑性，粘结剂是带动粉末流动的载体。但是，有机粘结剂的存在又会影响钢的性能。因此，对粘结剂的要求为：①用量少，用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性；②不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；③易去除，在后续脱脂工序中容易去除，在制品内不残留。
不锈钢原料和粘结剂的添加比例，根据实际而定，一般，不锈钢原料和粘结剂添加的质量比为9-11:1。
(2)喂料准备：将上述高韧性高强度不锈钢原料粉末与粘结剂混合，170～190℃温度条件下在塑化密炼机中混合造粒，制成长度为3-6mm的圆柱状金属粉末喂料；
(3)注射成型：将上述金属粉末喂料在注塑机中制成形成生坯；
(4)催化脱脂：在注射成型的专用催化脱脂炉中，用硝酸或草酸对生坯进行催化脱脂；硝酸脱脂的温度条件为110℃±5℃，草酸脱脂的温度条件为130℃±5℃；
(5)热脱脂与烧结：将酸脱脂的生坯，在MIM的负压烧结炉中进行热脱脂与烧结，烧结温度范围：1360～1380℃；
(6)固溶热处理：将烧结后的生坯在真空环境下以5-10℃/min的升温速率升至1040℃-1085℃，保温60-120min，然后采用6atm～10atm的高压气淬冷至室温；
(7)时效硬化：经固溶热处理后的样品，在520-540℃进行时效处理，保温2-8h。
所述钢结构件采用上述的方法制得，使得钢结构件具有高强度和高延展性，不易发生断裂和变形，使用寿命长。
本具体实施方式中，还提供一种钢结构件，所述钢结构件采用的材料包括上述的钢。所述钢结构件采用的材料包括上述的不锈钢原料，使得钢结构件的强度和韧性增大，此钢结构件无需通过增加钢结构件的厚度来进一步地保证钢结构件的可靠性，有利于钢结构件的小型化。
本具体实施方式中，还提供上述的高韧性高强度不锈钢原料和钢结构体的应用，主要用于3C产品、汽车产品、航空产品、医疗产品等方面的应用。
3C产品例如通常包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机等硬件设备,新兴消费电子设备包括智能穿戴设备、无人驾驶飞机等。通常用于3C产品里的电源接口件、卡托摄像头圈、按键等精密化和复杂化的零部件。
汽车产品采用MIIM工艺生产的一些形状复杂、双金属零件以及成组的微小型零件，如涡轮增压零件、调节环、喷油嘴零件、叶片、齿轮箱、助力转向部件等。
汽车产品采用MIIM工艺生产例如大量紧固件、螺钉、安全带部件、翼襟翼螺钉密封件、微动开关、连接器、螺线管、散热器、光学连接器和配线架等。
医疗产品采用MIIM工艺生产，如手术刀柄、剪刀、镊子、牙科零件、骨科关节零件等。
上述具体应用仅仅是列举，不对本发明的保护范围起到限定作用。
以下通过各实施例进一步阐述。
实施例1
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.0wt％，Ni 9.0wt％，Co 9.0wt％，Mo 6.0wt％，C 0.015wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例2
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.0wt％，Ni 7.1wt％，Co 10.0wt％，Mo 5.8wt％，C 0.01wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例3
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 8.5wt％，Ni 7.5wt％，Co 10.0wt％，Mo 6.3wt％，C 0.012wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例4
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 8.5wt％，Ni 7.5wt％，Co 14.0wt％，Mo 6.5wt％，C0.01wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例5
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 9.0wt％，Ni 8.0wt％，Co 11.0wt％，Mo 6.6wt％，C≤0.02wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例6
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 8.5wt％，Ni 7.5wt％，Co 13.0wt％，Mo 6.2wt％，C≤0.02wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例7
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 8.5wt％，Ni 7.1wt％，Co 14.0wt％，Mo 6.5wt％，C≤0.02wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例8
一种高韧性高强度不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.8wt％，Ni 9.0wt％，Co 12.0wt％，Mo 7.0wt％，C≤0.03wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
对比例1
一种马氏体不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.0wt％，Ni 6.5wt％，Co 9.0wt％，Mo 5.7wt％，C 0.005wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
对比例2
一种不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 6.5wt％，Ni6.5wt％，Co 9.0wt％，Mo 6.0wt％，C 0.015wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
对比例3
一种不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.0wt％，Ni 9.3wt％，Co 9.0wt％，Mo 5.7wt％，C 0.015wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
对比例4
一种不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr9.2wt％，Ni 9.3wt％，Co 9.0wt％，Mo 6.0wt％，C 0.015wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
对比例5
一种不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.8wt％，Ni 9.1wt％，Co 12.0wt％，Mo7.5wt％，C 0.015wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
对比例6
一种不锈钢原料，由如下化学元素组成：
Cr 7.0wt％，Ni 7.0wt％，Co 15.0wt％，Mo 6.0wt％，C 0.015wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
实施例9
一种高韧性高强度钢结构件的制备方法：
(1)原材料准备：
准备高韧性高强度不锈钢原料和粘结剂，采用雾化法制备金属粉末，粒度为D95小于30μm的粉末。
粘结剂采用成分为POM、EVA、PE、PP、CW、SA按重量比78：1：4：2：2：1的粘结剂。
(2)喂料准备：将上述高韧性高强度不锈钢原料粉末与粘结剂按质量比为10:1混合，170℃温度条件下在塑化密炼机中混合造粒，制成长度为4mm长度的圆柱状金属粉末喂料；
(3)注射成型：将上述金属粉末喂料在注塑机中注塑成型形成测试条生坯，成型温度为180℃，成型压力为85MPa。
(4)催化脱脂：在注射成型的专用催化脱脂炉中，用硝酸对生坯进行催化脱脂；硝酸脱脂的温度条件为112℃，脱脂时间为7h。
(5)热脱脂与烧结：将催化脱脂的生坯，在MIM的负压烧结炉中进行热脱脂与烧结，烧结温度为1375℃，烧结时间为5h。
(6)固溶热处理：将烧结后的生坯在真空环境下以8℃/min的升温速率升至1050℃，保温75min，然后用7atm的高压氮气气淬冷至室温；
(7)时效处理：经固溶热处理后的样品，在530℃进行时效处理，保温4h，得到钢结构件。
实施例1-8和各对比例的高韧性高强度不锈钢原料，采用实施例9的制备方法，所获得的钢结构件的性能检测(屈服强度和延伸率)结果如下表1：
表1各实施例和各对比例对应钢结构件的性能检测结果
综上，各实施例材料本发明的不锈钢材料，所获得的钢结构件具有优异塑性，在本发明所述的成分范围内，可以得到屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率可以达到8％以上的超高强度高韧性的钢结构件。可应用于航空航天、医疗器械，特别是“3C”智能穿戴设备中既需高强度、又需高韧性的应用场景。
各对比例中元素的成分，不在本发明限定的范围内，例如对比例1，Ni 6.5wt％，低于本发明Ni范围的最低值，实施例2Cr和Ni均低于本发明范围的最低值等，各对比例所得到的有的虽然屈服强度能达到1600MPa，但是延伸率无法达到7％以上，尤其是达到8％以上，有的虽然延伸率在8％以上，但是屈服强度又无法达到1600MPa，两者无法同时达到预期值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的高韧性高强度不锈钢原料、钢结构件及其制备方法与应用进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种高韧性高强度不锈钢，其特征在于，由如下化学元素组成：
Cr 7.0～9.0wt％，Ni 7.1～9.0wt％，Co 9.0～14.0wt％，Mo 5.5～7.0wt％，C≤0.03wt％，余量为Fe，以及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的高韧性高强度不锈钢，其特征在于，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 8.0～9.0wt％，Ni 7.5～9.0wt％，Co 9.5～14.0wt％，Mo 5.8～6.5wt％。
3.根据权利要求1所述的高韧性高强度不锈钢，其特征在于，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 8.0～9.0wt％，Ni 7.5～8.0wt％，Co 9.5～14.0wt％，Mo 5.8～6.5wt％。
4.根据权利要求1所述的高韧性高强度不锈钢，其特征在于，Cr、Ni、Co、Mo元素的质量百分比含量为：Cr 8.0～9.0wt％，Ni 7.5～8.0wt％，Co 10.0～13.0wt％，Mo 6.0～6.5wt％。
5.一种钢结构件，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的高韧性高强度不锈钢作为原料通过金属注射成型工艺而形成。
6.根据权利要求5所述的钢结构件，其特征在于，该钢结构件的屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于8％。
7.如权利要求5所述的钢结构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将所述高韧性高强度不锈钢粉末与粘结剂混合造粒，得到喂料颗粒原料；
S2：将喂料颗粒原料注塑成型为生坯；
S3：将生坯进行催化脱脂；
S4：经催化脱脂后的生坯在负压环境下，进行热脱脂和烧结，得到烧结件，烧结温度范围1360～1380℃；
S5：烧结件依次进行固溶处理、时效处理，得到所述钢结构件。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，造粒的温度为175～200℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述固溶处理操作为：在真空环境下以5-10℃/min的升温速率升至1050℃-1085℃，保温60-120min，然后用6～10atm高压惰性气体进行气淬冷至室温。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述时效处理操作为：在520-550℃进行时效处理，保温2-8h。
11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，使用硝酸或草酸对生坯进行催化脱脂；硝酸脱脂的温度条件为110℃±5℃，草酸脱脂的温度条件为130℃±5℃。
12.一种钢结构件，通过权利要求7-11任一项所述的制备方法制成。
13.根据权利要求12所述的钢结构件，其特征在于，该钢结构件的屈服强度大于1600MPa的同时，延伸率大于8％。
14.根据权利要求13所述的钢结构件，其特征在于，该钢结构件的冲击韧性可以达到30J/cm2以上。
15.一种权利要求1-4任一项所述的高韧性高强度不锈钢或权利要求5-6任一项所述的钢结构件或权利要求12-14任一项所述的钢结构件在3C产品及其零部件制造方面的应用。
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