[發明專利]一種低密度、高強、高比模量鋼鐵材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810634518.9
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108677101A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 李俊琛;盛捷;劉德學;馮力
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C22C38/06
• 分類號: C22C38/06;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/08;C21D6/00;C21D9/46
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本發明公開了一種低密度、高強、高比模量鋼鐵材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比包括：C：0.14～0.16wt％；Al：5.30～9.70wt％；Si：0.20～0.60wt％；Ni：0.10～0.20wt％；Mn：3.45～4.65wt％；Nb：0.05～0.15wt％；Mo：0.35～0.50％；V：0.11～0.17wt％；N：0.014～0.020wt％；Ta：0.01～0.03wt％；余量為鐵。本發明通過多種合金元素的合理配比，使其晶粒超細化，具備良好的加工性和淬透性，多種元素協同作用，可有效地提高鋼材的強度和比模量。

技術領域

本發明涉及材料制備，尤其是一種低密度、高強、高比模量鋼鐵材料及其制備方法。

背景技術

實現汽車輕量化的一個重要途徑就是使用高強度鋼替代普通鋼材，降低鋼板厚度從而減輕重量。然而，即使鋼鐵材料具有很高的強度也不能沒有限度的去降低其厚度，而不去考慮汽車結構剛度取決于材料的彈性模量、零件形狀和尺寸等的因素。因此，研發具有高比強度、高比剛度的材料是汽車輕量化道路上必須要克服的難題。高強塑性、高模量的低密度鋼因其在車輛的碰撞安全以及結構剛度上有更好的表現而倍受青睞。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種低密度、高強、高比模量鋼鐵材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種低密度、高強、高比模量鋼鐵材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比包括：

C：0.14～0.16wt％；Al：5.30～9.70wt％；Si：0.20～0.60wt％；Ni：0.10～0.20wt％；Mn：3.45～4.65wt％；Nb：0.05～0.15wt％；Mo：0.35～0.50％；V：0.11～0.17wt％；N：0.014～0.020wt％；Ta：0.01～0.03wt％；余量為鐵。

本發明還提供了上述一種低密度、高強、高比模量鋼鐵材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、按質量百分比稱取：C：0.14～0.16wt％；Al：5.30～9.70wt％；Si：0.20～0.60wt％；Ni：0.10～0.20wt％；Mn：3.45～4.65wt％；Nb：0.05～0.15wt％；Mo：0.35～0.50％；V：0.11～0.17wt％；N：0.014～0.020wt％；Ta：0.01～0.03wt％；余量為鐵；

S2、以稱取的各組分為原材料制備合金鑄錠；

S3、將制備所得的合金鑄錠熔融成合金熔體，然后注入銅模中，制備厚度為0.5-5mm的成分均勻且過飽和的合金薄板；

S4、將合金薄板置于熱處理爐內，在200-800℃下，進行1-20h的后續時效處理后，在合金薄板底面放置激冷材料，冷卻至室溫，即得。

本發明具有以下有益效果：

通過多種合金元素的合理配比，使其晶粒超細化，具備良好的加工性和淬透性，多種元素協同作用，可有效地提高鋼材的強度和比模量；通過對合金薄板的后續時效熱處理，從而可以大量析出納米級尺寸的碳化物，提高了低密度鋼的彈性模量；通過釩氮復合微合金化促進形成針狀鐵素體細化組織和析出強化的作用，提高了鋼材的強度和韌性。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1

一種低密度、高強、高比模量鋼鐵材料的制備方法，包括如下步驟：