[發明專利]一種新型納米低碳結構鋼

在審

• 申請號: 202010416912.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111621701A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 王偉
• 申請（專利權）人: 廣東合一納米材料科技有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/60;C22C33/04;B22F1/00;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明公開了一種新型納米低碳結構鋼配方，其含有的化學成分重量百分比為：鋁1.5～2.5％、碳0.12～0.22％、錳0.3～0.8％、硅0～0.3％及余量的鐵和不可避免的雜質；所述鋁的原料為納米級鋁粉。本發明所述新型納米低碳結構鋼的制備原料中加入了特定含量的納米級別的鋁粉，在混合物中均勻彌散形成納米晶核，然后誘導鋼結構形成不超過100nm的微觀結構，從而在配方樣品中形成均勻納米結構，達到納米增強的目的。本發明還公開了一種新型納米低碳結構鋼的制備方法，所述制備方法工藝簡單，可大批量工業化生產低碳結構鋼。

技術領域

本發明屬于新材料領域，具體涉及一種新型低碳納米結構鋼。

背景技術

自1984年塊狀納米材料首次通過惰性氣體冷凝原味加壓法制得后，研究發現，塊狀納米材料與普通多晶材料相比，有著非常優異的光、熱、電、磁及力學性能，在工程尤其是基材建筑方面有廣泛用途。然而目前所講的納米材料多指零維的納米粉體材料，作為三維的塊狀納米材料由于制備工藝及成本限制依舊停留在探索研究階段。傳統的塊狀納米合金的制備方法主要有大塑性變形(PSD)法、非晶晶化法、粉末冶金法及熔體凝固法等，而近年來興起了如噴霧沉積法以及離子注入法等新工藝方法。但是上述方法因其制備流程繁瑣或造價昂貴等原因依然無法大批量地制備出符合工業化標準的純度高、缺陷少、致密度高的大尺寸塊狀納米材料。

碳素結構鋼屬于可大批量生產且價格低廉的鋼類，在鋼的總產量中占約70％。這類結構鋼主要用作焊接、鉚接和螺栓聯接的基材合金結構，廣泛用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶及化工設備等。Q235結構鋼作為碳素結構鋼最廣泛使用的一種鋼，面對日益苛刻的使用環境，其耐蝕性及綜合力學性能方面依舊有很大的提升空間。

發明內容

基于現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種新型納米低碳結構鋼。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種新型納米低碳結構鋼，其含有的化學成分重量百分比為：鋁1.5～2.5％、碳0.12～0.22％、錳0.3～0.8％、硅0～0.3％及余量的鐵和不可避免的雜質；所述鋁的原料為納米級鋁粉。

本發明所述新型納米低碳結構鋼的制備原料中加入了特定含量的納米級別的鋁粉，在混合物中均勻彌散形成納米晶核，然后誘導鋼結構形成不超過100nm的微觀結構，從而在配方樣品中形成均勻納米結構，達到納米增強的目的。

所述低碳結構鋼中，鋁粉的添加量過低難以發揮其在鋼結構形成過程中的誘導作用，過多則容易導致分散不均勻，從而團聚，影響合晶相的晶粒度，降低結構鋼的硬度，發明人發現，鋁含量為1.5～2.5％時，結構鋼硬度較高。

本發明所述結構鋼中還包含少量的氮和氧，氮和氧的含量為：氮≤0.05％，氧≤0.05％。

優選地，所述新型納米低碳結構鋼含有鋁的化學成分重量百分比為1.7～2.2％。所述鋁含量為1.7～2.2％時，硬度更高。

優選地，所述新型納米低碳結構鋼含有的化學成分重量百分比為：鋁1.7～2.2％、碳0.14～0.22％、錳0.35～0.65％、硅0～0.3％及余量的鐵。所述新型納米低碳結構鋼為上述成分含量范圍時硬度更高。

優選地，所述鋁粉的粒徑為10～50nm。在該含量范圍內的鋁粉在鋼材結構的形成中更有利于形成納米晶核，得到的低碳結構鋼硬度更高。

優選地，所述雜質為硫和磷，所述硫≤0.05％，所述磷≤0.045％。

本發明的目的還在于提供所述新型納米低碳結構鋼的制備方法，所述新型納米低碳結構鋼的制備方法為：將各原料混合均勻并加熱至全部融化后進行冶煉，加熱溫度為1500℃以上，加熱時間為2h以上，將冶煉后的材料冷卻后即得所述新型納米低碳結構鋼。本發明所述低碳結構鋼冶煉方式為直接原料混合直接進行冶煉，工藝簡單，可大批量工業化生產低碳結構鋼。