[发明专利]一种汽车用含Nb高强高韧性低密钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车用含Nb高强高韧性低密钢及其制备方法，涉及金属材料领域。所述钢的化学成分质量百分比为C 0.9％‑1.1％，Al 9.4％‑9.7％，Mn 26.9‑28.1％，Nb 0.08％‑0.50％，Si＜0.5％，S＜0.004％，P＜0.003％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。本发明通过向传统Fe‑Mn‑Al‑C低密度钢中添加Nb元素析出细小弥散的NbC相，同κ‑碳化物共同产生析出强化作用，获得密度介于6.4g/cm³‑6.7g/cm³，抗拉强度在980MPa‑1200MPa之间且断后伸长率介于20％‑50％的高强高韧性且腐蚀电位大于‑0.462V的耐蚀性优良的低密度钢，适用于汽车用钢需求，可实现汽车轻量化，符合节能减排发展理念。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，更具体的涉及一种汽车用含Nb高强高韧性低 密钢及其制备方法。

背景技术

目前汽车轻量化已成为提高燃油效率降低污染的重要举措。汽车轻量化主 要通过两种方式实现，一是汽车用钢的轻质化，即使用低密度的镁或铝合金代 替传统钢材制备汽车外壳及零部件，二是使用高强度钢替代传统钢材，通过降 低钢板厚度实现汽车减重。但镁、铝合金强度低且制备成本高，成型工艺复杂， 焊接性能差，限制了其在汽车承重受力部件的研发与使用，而降低钢板厚度则 会对汽车车身刚性产生影响。若通过向钢中添加轻质元素，即可在确保强度与 成形性的前提下实现传统钢材减量化，获得低密度与高强高韧性兼备的新型汽 车用钢材。Fe-Mn-Al-C低密度钢因其优良的力学性能与较低密度，具有极大潜 力应用于汽车结构材料，实现汽车用钢轻质高强化的设计理念。但目前 Fe-Mn-Al-C低密度钢的强化手段主要依靠κ-碳化物析出强化作用，存在第二 相可控性差、设备工艺复杂等问题。同时，Fe-Mn-Al-C低密度钢易被腐蚀氧化， 制约了其广泛应用。目前通过简易工艺手段制备高强高韧性且具有优良耐蚀性 的Fe-Mn-Al-C低密度钢的制备方法还尚未见报道。

发明内容

本发明提供一种汽车用含Nb低密度钢的制备方法，使汽车用 Fe-Mn-Al-C低密度钢在在成本可控的同时，经简单处理工艺条件下获得高强高 韧性组合，并获得优良的耐腐蚀性能，同时具有较低密度等综合优良性能。

本发明提供的一种汽车用含Nb低密度钢的制备方法，包括一种汽车用 含Nb低密度钢和一种上述汽车用含Nb低密度钢的制备方法。

本发明通过以下技术手段实现。

一种汽车用含Nb低密度钢，其化学成分质量百分比为：C 0.9％-1.1％， Al9.4％-9.7％，Mn 26.9-28.1％，Nb 0.08％-0.50％，Si＜0.5％，S＜0.004％，P ＜0.003％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。

一种上述汽车用含Nb低密度钢的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1、冶炼汽车用含Nb低密度钢：

按本发明设计钢的化学成分质量百分比，称取纯度大于99.5的原料，在真 空感应炉内真空度＜50Pa条件下进行真空熔炼，加热至合金原料完全融化且熔 池表面无气泡溢出后，在1600℃氩气保护条件下保温1h进行精炼并充分合金 化，然后浇铸并在室温下冷却，得到钢锭。

步骤2、汽车用含Nb低密度钢均匀化处理：

将步骤1所制备的钢锭置于加热炉内，在1200℃下恒温30min，并随炉冷 却至室温，获得均匀化处理的钢锭。

步骤3、汽车用含Nb低密度钢锻造处理：

将步骤2均匀化处理后的钢锭进行锻造处理，开锻温度1150℃，终锻温度 850℃，在空气中冷却到室温，获得锻坯。

步骤4、汽车用含Nb低密度钢热轧处理：