[发明专利]一种高强度高塑性低密度钢及其制造方法

说明书

一种高强度高塑性低密度钢及其制造方法，属于合金钢技术领域。该钢的化学成分质量分数为:1.0‑1.6wt％C、25‑28wt％Mn、2‑8wt％Al，余量为Fe。制备方法：采用真空感应炉冶炼，钢锭经1160‑1200℃高温均质化处理，8小时≤扩散时间≤40小时，装炉温度≤300℃；均质化处理后锻成Φ16mm圆棒，取标准拉伸试样，经由700‑1200℃固溶1‑3h后油淬冷却；然后在300‑550℃下时效5‑10小时。优点在于，密度低、成本低、强度高和塑性高。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，尤其涉及一种高强度高塑性低密度钢及其制造方法，密度低、强度高、塑性好。

背景技术

Fe–Mn–Al-C系低密度钢出现于上世纪50年代，随着研究的深入，低密度钢的特殊性逐渐被挖掘出来。首先，高含量的铝使得该钢种密度比其他钢种要小，每增加1wt％的Al，其密度就会减少约1.3％，然而杨氏模量也会相应减少2-2.5％；再者，高Al含量使得堆垛曾错能及短程序增加，让低密度钢的加工硬化机制不仅仅局限于高锰钢的相变诱导塑性及孪晶诱导塑性强化，微带诱导塑性、剪切带诱导塑性及动态滑移带细化等加工硬化机制也能用于强化低密度钢；然后，纳米级第二相κ’-碳化物通过一定的热处理手段可以获得，通过钉扎作用细化晶粒及第二相弥散进一步强化其力学性能,屈服强度、抗拉强度、断面收缩率、断后伸长率等等。鉴于以上特点，低密度钢在未来应该有着极其广泛的应用范围。

专利公开号为CN 104711494 A的中国专利公开了一种高强度高塑性的NiAl强化低密度钢，其特点是该合金钢的化学组成成分重量％为：C 0.5–1.5％，Mn 10–30％,Al 5–12％,Ni 5–15％，抗拉强度达到1350MPa以上，延伸率达到10％以上。

专利公开号为CN 106399858 A的中国专利公开了一种高强度高塑性的Ti₃Al强化低密度钢，其特点是该合金钢的化学组成成分重量％为：C 0.5–1.5％，Mn 15–30％,Al 5–10％,Ti 5–20％，Cr≤5％，通过添加Ti形成Ti₃Al，与κ’-碳化物一同产生析出强化，抗拉强度达到1350MPa，延伸率达到10％以上。

专利公开号为CN 106244927 A的中国专利公开了一种高强度高塑性的低密度钢，其特点是该合金钢的化学组成成分重量％为：：C 0.6–1.6％，Mn 15–30％,Al 5–10％,Nb0.01–0.2％，Mo 0.1–3％，Cr≤5％，通过复合添加Nb和Mo，析出细小弥散的NbMoC相，协同κ’-碳化物进行析出强化，抗拉强度达到1350MPa，延伸率达到10％以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高塑性低密度钢及其制造方法，在不提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢成本的前提下，通过固溶处理手段，显著提高钢的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率。

本发明钢的化学成分(质量分数，％)为:1.0-1.6wt％C、25-28wt％Mn、2-8wt％Al，余量为Fe。

本发明的制备方法：采用真空感应炉冶炼，控制化学成分(质量分数，％)为:1.0-1.6wt％C、25-28wt％Mn、2-8wt％Al，余量为Fe。

钢锭经1160-1200℃高温均质化处理，8小时≤扩散时间≤40小时，装炉温度≤300℃；

均质化处理后锻成Φ16mm圆棒，取标准拉伸试样，经由700-1200℃固溶1-3h后油淬冷却；

然后在300-550℃下时效5-10小时。

以下对本发明中所含组分的作用及用量选择作具体说明：