本发明属于超高强度钢，具体涉及一种超高强度钢及其制备方法。
背景技术：
1、超高强度钢是高端装备关键承力部件的核心材料，其性能水平关乎装备服役安全。以先进飞行器起落架及风洞测力装置等高端装备部件为例，其内部愈加严苛的强疲劳或冲击载荷工况对超高强度钢的强韧性提出了更高要求。尽管当前商用18ni系列马氏体时效钢已达到2.0～2.4gpa超高强度级别，但其韧性不足(akv<10j)限制其在上述工况应用，使得关键部件“无材可用”。因此，亟需研制出具有超高强度及高韧性的钢材，破解制约高端装备关键部件的选材困境。
2、目前，细晶处理及引入奥氏体是提升超高强度钢的韧性的主要途径，这些途径往往依赖于充分的变形及相变调控，在制备过程中，随着超高强度钢材构件(高端装备关键承力部件用)尺寸的增大，易出现变形不充分或相变不完全的情况，从而导致超高强度钢材的韧性较低。
3、有鉴于此，有必要提供一种超高强度钢及其制备方法，以解决现有超高强度钢韧性较低的问题。
技术实现思路
1、因此，本发明提供一种超高强度钢及其制备方法，能够解决现有超高强度钢的韧性较低的技术问题。
2、为了解决上述问题，本发明提供一种超高强度钢，所述超高强度钢中稀土re的含量满足下式：
3、-80<{[re]-(a·t[o]s+b·t[s]m)}/(c·t[n]m)<200；
4、其中，[re]为超高强度钢中稀土re的含量；
5、t[o]s为超高强度钢中固溶氧含量；
6、t[s]m为超高强度钢中全硫含量；
7、t[n]m为超高强度钢中全氮含量；
8、[re]、t[o]s、t[s]m、t[n]m均以质量百分含量计；
9、a、b、c分别为修正系数一、修正系数二、修正系数三，取值分别为2～5、1.5～2.5、0.5～1.5。
10、进一步的，以质量百分含量计，所述超高强度钢的化学成分包括：c≤0.01wt％，ni：17.0～18.5wt％，co：11.0～12.5wt％，mo：4.5～5.5wt％，ti：0.9～1.1wt％，s≤0.005wt％，p≤0.01wt％，o≤0.002wt％，n≤0.0015wt％，稀土re：0.001～0.03wt％，余量为fe；
11、优选的，所述稀土re为镧la、铈ce和钇y中的一种。
12、进一步的，在所述超高强度钢中：o的质量百分含量≤0.001wt％，n的质量百分含量<0.001wt％，稀土re的质量百分含量为0.004～0.018wt％；
13、优选的，稀土re的质量百分含量为0.0040～0.014wt％。
14、进一步的，所述超高强度钢中夹杂物总数中50％以上的部分为平均等效直径dm为1～5μm的球状、或近球状、或粒状、且呈弥散分布的夹杂物；所述呈弥散分布的夹杂物包括稀土硫化物re2s3、稀土氧化物re2o3、氮化钛tin、稀土氧硫—氮化钛。
15、进一步的，所述超高强度钢具有复相组织和晶粒度大于等于8级的原奥氏体晶粒，所述复相组织包括马氏体、纳米析出相和逆转奥氏体；所述马氏体包括马氏体板条束；
16、所述纳米析出相包括ni3ti相和富钼相，纳米析出相的等效直径为5～50nm；
17、所述复相组织中，所述逆转奥氏体的体积百分含量为5～20vol.％；
18、优选的，所述逆转奥氏体的体积百分含量为10～15vol.％。
19、优选的，所述马氏体板条束的平均尺寸小于等于5μm。
20、进一步的，所述超高强度钢的性能如下：屈服强度≥2.1gpa，抗拉强度≥2.2gpa，断后延伸率≥9％，断面收缩率≥50％，v型缺口冲击功≥20～25j。
21、另一方面，本发明提供一种上述任一项所述的超高强度钢的制备方法，包括以下步骤：
22、冶炼：按照所述超高强度钢的化学成分配料，进行冶炼处理，浇铸后得到钢锭；
23、退火：对所述钢锭进行退火处理；所述退火处理的保温时间th>(1.5di)/100h，其中，di为浇铸后得到的钢锭的截面尺寸，单位为mm；
24、锻造：对退火处理后的钢锭进行锻造处理，得到锻材；
25、固溶热处理：对所述锻材进行固溶热处理；所述固溶处理的时间ts>(1.5～2.5)db/100h，其中，db为锻造后得到的锻材的截面尺寸，单位为mm；
26、时效处理：将固溶热处理后的锻材进行时效处理，得到所述超高强度钢。
27、进一步的，所述锻造处理中的拔长锻比y≥10，其中y＝(di/db)2。
28、进一步的，采用真空感应精炼法vim或真空感应精炼法vim+真空电弧重熔精炼法var进行冶炼；
29、优选的，在vim精炼时加入稀土re；加入稀土re前的精炼时间t1≥60min，加入稀土re后的精炼时间t2≥30min；
30、优选的，vim精炼时的真空度pv≤1～5pa；
31、优选的，冶炼处理结束后的出钢时间t3≤30min。
32、进一步的，所述退火处理的温度为1000～1100℃；和/或
33、所述锻造处理的温度为800～1200℃；和/或
34、所述固溶热处理的温度为800～900℃；和/或
35、所述时效处理的温度为460～540℃；时效处理的时间为1～16h。
36、基于上述方法，将“稀土改性夹杂物”与“构建多级复相组织”相结合，获得超高纯净化多级复相组织，在不损害析出强化的前提下，通过减缓应力集中、抑制裂纹形核及阻碍裂纹扩展等多重韧化机理，将2.2gpa级超高强度钢材的v型缺口冲击韧性提高到20～25j及以上，是现有同强度等级钢材冲击韧性的2～3倍，并且热处理过程易操作，受钢材“尺寸效应”的影响较小。
37、本发明提供的一种超高强度钢及其制备方法具有如下有益效果：
38、1.本发明通过超高强度钢中o、s、n的含量限定稀土re的含量，促进钢中夹杂物tin形核并抑制其聚集长大，同时部分tin与re-o-s形成复合物，共同改善钢中夹杂物形貌及分布，即将钢中四边形的tin夹杂物转变为更细小的球状或近球状或粒状、且呈弥散分布的稀土硫化物、稀土氧化物及氮化钛或稀土氧硫—氮化钛复合物，从而可减缓变形过程中应力集中，进而提升超高强度钢的基体韧性。
39、2.进一步的，本发明的超高强度钢的化学成分包括：c≤0.01wt％，ni：17.0～18.5wt％，co：11.0～12.5wt％，mo：4.5～5.5wt％，ti：0.9～1.1wt％，s≤0.005wt％，p≤0.01wt％，o≤0.002wt％，n≤0.0015wt％，稀土re：0.001～0.03wt％，余量为fe；按照上述化学成分，通过相变获得具有“马氏体+纳米析出相+奥氏体”的多级复相组织，可有效抑制裂纹形核及阻碍裂纹扩展，进一步提升超高强度钢的韧塑性；具体的，在时效处理后，基体将析出纳米级的析出相，例如ni3ti或富mo相；同时，由于稀土的添加，可细化马氏体板条束的尺寸，并使得钢基体中的mo、ni及ti元素偏聚(即形成化学异质性)，从而促进逆转奥氏体的形成，更多的逆转奥氏体有利于超高强度钢的塑韧性。
40、3.进一步的，通过控制锻造前后材料的目标截面尺寸，获得较大的拔长锻比，实现较大的变形量，从而可充分破碎粗大晶粒，并利用形变储能促进再结晶，从而提高晶粒等级，获得原奥氏体晶粒度大于等于8级的组织，细化的原奥氏体晶粒是获得更加细小马氏体亚晶粒的充分条件，而马氏体板条束作为关键的亚晶粒组成之一，是控制超高强度钢材的最小韧化单元，细小的马氏体板条束通过阻碍裂纹扩展，增加其路径而实现增韧。因此，对原奥氏体晶粒等级进行限定并获得尺寸较小的马氏体板条束，可进一步提升超高强度钢的韧性。
1.一种超高强度钢，其特征在于，所述超高强度钢中稀土re的含量满足下式：
2.根据权利要求1所述的超高强度钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述超高强度钢的化学成分包括：c≤0.01wt％，ni：17.0～18.5wt％，co：11.0～12.5wt％，mo：4.5～5.5wt％，ti：0.9～1.1wt％，s≤0.005wt％，p≤0.01wt％，o≤0.002wt％，n≤0.0015wt％，稀土re：0.001～0.03wt％，余量为fe；
3.根据权利要求2所述的超高强度钢，其特征在于，在所述超高强度钢中：o的质量百分含量≤0.001wt％，n的质量百分含量<0.001wt％，稀土re的质量百分含量为0.004～0.018wt％；
4.根据权利要求1至3任一所述的超高强度钢，其特征在于，所述超高强度钢中夹杂物总数中50％以上的部分为平均等效直径dm为1～5μm的球状、或近球状、或粒状、且呈弥散分布的夹杂物；所述呈弥散分布的夹杂物包括稀土硫化物re2s3、稀土氧化物re2o3、氮化钛tin、稀土氧硫—氮化钛。
5.根据权利要求1所述的超高强度钢，其特征在于，所述超高强度钢具有复相组织和晶粒度大于等于8级的原奥氏体晶粒，所述复相组织包括马氏体、纳米析出相和逆转奥氏体；所述马氏体包括马氏体板条束；
6.根据权利要求1所述的超高强度钢，其特征在于，根据权利要求1所述的超高强度钢，其特征在于，所述超高强度钢的性能如下：屈服强度≥2.1gpa，抗拉强度≥2.2gpa，断后延伸率≥9％，断面收缩率≥50％，v型缺口冲击功≥20～25j。
7.一种权利要求1至6任一所述的超高强度钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的超高强度钢的制备方法，其特征在于，所述锻造处理中的拔长锻比y≥10，其中y＝(di/db)2。
9.根据权利要求7所述的超高强度钢的制备方法，其特征在于，在所述冶炼步骤中：采用真空感应精炼法vim或真空感应精炼法vim+真空电弧重熔精炼法var进行冶炼；
10.根据权利要求7所述的超高强度钢的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为1000～1100℃；和/或
