[发明专利]一种奥氏体基双相低密度钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种奥氏体基双相低密度钢及其制备方法，属于钢铁材料技术领域。以质量百分数计，所述低密度钢包括如下化学成分：C：0.30％～0.60％、Mn：14％～18.5％、Al：4.0％～6.5％、0≤Nb+V+Ti+Mo1％，其余为Fe和不可避免的微量杂质元素。制备方法为：将铸坯加热后进行热轧，随后空冷至室温；在800～1000℃进行退火热处理，获得热处理钢板。该热轧钢的显微组织为奥氏体基体上分布部分铁素体；较常规碳钢减重7％，抗拉强度≥560MPa，伸长率≥40％，强塑积≥30GPa·％。本发明的优点包括：能够制得减重效果明显且力学性能优异的奥氏体基双相低密度钢，生产工艺简洁，可行性良好。

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域，特别涉及一种奥氏体基双相低密度钢及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的蓬勃发展，资源短缺、燃油消耗和空气污染等问题引起了人们的广泛关注。为解决这些问题，轻量化已成为汽车工业发展的重要趋势，使用安全轻量化的材料来减轻汽车的重量可以有效地降低油耗和污染。车用镁合金、铝合金具有良好的减重潜能，但又因成本高、成型工艺复杂、焊接性能差等因素限制了它们在车用材料中的大量应用。

Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢在性能方面具有较强的优势，也具有更好的减重潜力，其应用前景良好。其中，奥氏体基双相低密度钢的Mn含量一般较高，在热加工温度下组织为奥氏体和少量δ-铁素体，奥氏体相形成连续基体。由于Mn和C元素含量较高，奥氏体的稳定性较高，可在室温下稳定存在。这类钢的室温组织中可能形成三种相：少量的δ-铁素体、奥氏体基体和奥氏体晶粒内或相界处析出的κ-碳化物。其低密度、高强韧性能，适合汽车零部件的制造。然而，其加工工艺复杂，须经一系列加工工艺方可制备，因此限制了其应用进程。

2021年12月24日中国专利申请CN113832408A公布了一种Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢及其热处理方法。该方法通过对铸态Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢，进行固溶+时效处理，获得抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥500MPa，断后伸长率≥20％的力学性能。该热处理工艺仅针对Fe-15Mn-8Al-0.3C铸态材料，且固溶、时效时间较长。

因此，针对现有技术存在的不足，开发一种奥氏体基双相低密度钢及其制造方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足而提供一种密度低、强度高、韧性好，且制备工艺简单的奥氏体基双相低密度钢及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明的第一个方面涉及一种奥氏体基双相低密度钢，其组分含量按质量百分数计为，C：0.30％～0.60％、Mn：14％～18.5％、Al：4.0％～6.5％，0≤Nb+V+Ti+Mo1％，其余为Fe和不可避免的微量杂质元素；当0＜Nb+V+Ti+Mo1％时，是指钢中含有Nb、V、Ti、Mo中的一种或几种元素，总含量小于1％。

进一步地，按质量百分数计，所述C含量为0.40％～0.60％。

进一步地，按质量百分数计，所述Mn含量为16％～18％。

进一步地，按质量百分数计，所述Al含量为4.0％～6.0％。

进一步地，按质量百分数计，所述奥氏体基双相低密度钢，其组分按质量百分比为，C：0.40％～0.60％、Mn：16％～18％、Al：4.0％～6.0％，0≤Nb+V+Ti+Mo1％，其余为Fe和不可避免的微量杂质元素。

进一步地，按体积百分数计，所述奥氏体基双相低密度钢的显微组织包括：2％～40％的铁素体、0～9％的κ碳化物和50％以上的奥氏体。

进一步地，所述奥氏体基双相低密度钢，密度不高于7.4g·cm^-3。