[發明專利]一種高強高硬低密度鋼及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010176397.5
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111235484B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 劉日平;王飛;陳博涵;王鎖濤;馬巍;景勤;張新宇;馬明臻;李英梅
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/36;C22C38/28;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/06;C22C38/02;C21D8/00;C21D1/00;C23C8/26;C21D3/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種高強高硬低密度鋼及其制備方法和應用。本發明提供的高強高硬低密度鋼，由高強低密度鋼依次經滲氮和退氮處理得到，所述高強低密度鋼包括以下質量百分含量的組分：C 0.7～1.8％，Al 8～12％，Si 0.3～0.9％，Mn 25～34％，Cr 0.3～1.2％，V 0.1～0.7％，Ti 0.1～0.8％，Mo 0.7～1.3％，余量為Fe和不可避免的雜質。由實施例結果可知，本發明獲得的高強高硬低密度鋼的屈服強度為870.21～1077.36MPa，抗拉強度為950.35～1127.7MPa，硬度為62～68HRC；密度為6.63～7.19g/cm³。

技術領域

本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種高強高硬低密度鋼及其制備方法和應用。

背景技術

隨著國家科學技術的發展，綠色和高效已成為主旋律。從合金材料方面來講，降低合金材料的密度不僅能降低合金材料的成本，更能促進科技綠色化發展。幾乎所有傳動機構都需軸這種部件，在不改變尺寸的情況下，降低軸類合金材料的密度是降低軸類零部件重量最有效的方法之一；降低軸類合金材料的密度，不僅能降低零件的整體質量，更能提高傳動機構的傳動效率，從而達到節省能源的目的。鑒于軸構件的作用，在降低密度的同時還需要保證材料的強度和硬度，現有的提高合金材料硬度的方法通常是在合金材料表面通過相變的方式形成硬度較高的馬氏體以提高軸類合金材料的硬度，滿足軸類合金材料表面耐磨的需要。但是低密度鋼中添加的Al元素，提高了合金鋼的層錯能，使得低密度鋼難以發生馬氏體相變。如何在降低合金鋼密度的同時保證合金鋼的強度和硬度是亟需解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述技術問題本發明提供了一種高強高硬低密度鋼及其制備方法和應用，本發明提供的高強高硬低密度鋼具有較低的密度，較高的屈服強度、抗拉強度和洛氏硬度。

本發明提供了一種高強高硬低密度鋼，由高強低密度鋼依次經滲氮和退氮處理得到，所述高強低密度鋼包括以下質量百分含量的元素組分：C 0.7～1.8％，Al 8～12％，Si0.3～0.9％，Mn 25～34％，Cr 0.3～1.2％，V 0.1～0.7％，Ti 0.1～0.8％，Mo 0.7～1.3％，余量為Fe和不可避免的雜質。

優選的，所述滲氮處理的溫度為570～580℃，時間為47～50h，升溫至所述滲氮處理溫度的升溫速率為10～20℃/min；所述退氮處理的溫度為620～630℃，時間為2～4h，升溫至所述退氮處理溫度的升溫速率為5～10℃/min。

本發明還提供了上述技術方案所述高強高硬低密度鋼的制備方法，包括以下步驟：

1)將高強低密度鋼的原料進行熔煉，得到合金鑄錠；

2)將所述合金鑄錠進行熱鍛處理，得到合金鍛料；

3)將所述合金鍛料進行水韌處理，得到水韌合金鍛料；

4)將所述水韌合金鍛料依次進行熱軋處理和固溶處理，得到合金板坯；

5)將所述合金板坯進行冷軋處理，得到冷軋合金板坯；

6)將所述冷軋合金板坯進行時效處理，得到高強低密度鋼；

7)將所述高強低密度鋼依次進行滲氮處理和退氮處理，得到高強高硬低密度鋼。

優選的，步驟5)中所述冷軋處理為多道次軋制變形，所述冷軋處理的總變形量為50～60％。

優選的，步驟2)中所述熱鍛處理的溫度為1050～1100℃，時間為20～30min。

優選的，步驟3)中所述水韌處理的溫度為1050～1100℃，時間為25～30min。

優選的，步驟4)中所述熱軋處理的溫度為1000～1120℃，所述熱軋處理為多道次軋制變形，所述熱軋處理的總變形量為60～65％。