[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高Fe-Mn-Al-C系低密度鋼強(qiáng)度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110253521.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113025794B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李壯;王迎春;程興旺;高沖;李宗遠(yuǎn);李樹(shù)奎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C21D8/00
• 分類(lèi)號(hào): C21D8/00;C21D6/00;C21D1/18;C22C38/38;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/02;C22C38/32;B21B3/00;B21B37/00;B21B37/74
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 張潔;周蜜

本發(fā)明涉及一種提高Fe?Mn?Al?C系低密度鋼強(qiáng)度的方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。所述方法步驟包括：首先對(duì)Fe?Mn?Al?C系鋼件進(jìn)行固溶處理然后進(jìn)行軋制變形處理，軋制壓下量為20％?70％，終軋溫度為500?850℃；最后于350?600℃保溫0.5?3h進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理結(jié)束后于空氣中冷卻至室溫，得到一種低密度高強(qiáng)度Fe?Mn?Al?C系鋼。本發(fā)明所述方法得到的Fe?Mn?Al?C系低密度高強(qiáng)度鋼的屈服強(qiáng)度達(dá)1370?1900MPa，實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)度水平，同時(shí)延伸率保持在8％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高Fe-Mn-Al-C系低密度鋼強(qiáng)度的方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為提高燃油效率和減少CO₂排放，車(chē)身輕量化已經(jīng)成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。Fe-Mn-Al-C系鋼憑借其優(yōu)異的強(qiáng)塑性匹配和低密度特性，被認(rèn)為是可用于實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化的最具潛力的鋼材之一。目前這類(lèi)鋼的抗拉強(qiáng)度普遍能達(dá)到800-1300MPa的水平，密度(7g/cm³)較傳統(tǒng)鋼材降幅超過(guò)10％，表現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有技術(shù)中，F(xiàn)e-Mn-Al-C系低密度高強(qiáng)度鋼的熱處理工藝來(lái)一般為固溶+時(shí)效處理，其目的主要在于首先通過(guò)固溶處理形成過(guò)飽和的固溶體，再通過(guò)后續(xù)的時(shí)效處理使納米尺寸的κ-碳化物充分析出以提供顯著的析出強(qiáng)化，這也是這類(lèi)鋼高強(qiáng)度的主要來(lái)源。但是，時(shí)效處理往往需要耗費(fèi)大量時(shí)間，比如大多需要5個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到較高的強(qiáng)度水平，這顯然不利于生產(chǎn)效率的提高。此外，由于長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效，在晶界處也可能會(huì)形成κ-碳化物以及其他第二相如β-Mn等，均對(duì)抗拉性能非常不利。即單一的通過(guò)調(diào)控κ-碳化物提高析出強(qiáng)化已很難再實(shí)現(xiàn)性能的進(jìn)一步改善。而隨著車(chē)身輕量化的不斷發(fā)展，對(duì)材料性能的要求勢(shì)必也會(huì)不斷提高，因此，亟需結(jié)合新的手段進(jìn)一步提高目前Fe-Mn-Al-C系低密度鋼的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高Fe-Mn-Al-C系低密度鋼強(qiáng)度的方法，通過(guò)對(duì)所述Fe-Mn-Al-C系鋼在時(shí)效前進(jìn)行軋制變形處理，制備得到的Fe-Mn-Al-C系鋼的屈服強(qiáng)度超過(guò)1.3GPa，并可達(dá)超高強(qiáng)度水平(屈服強(qiáng)度≥1380MPa)，同時(shí)仍保持一定的塑性，顯著提高Fe-Mn-Al-C系鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種提高Fe-Mn-Al-C系低密度鋼強(qiáng)度的方法，所述方法步驟包括：

(1)對(duì)Fe-Mn-Al-C系鋼件進(jìn)行固溶處理，得到固溶處理后的Fe-Mn-Al-C系鋼件；

(2)將所述固溶處理后的Fe-Mn-Al-C系鋼件直接進(jìn)行軋制變形處理，軋制壓下量為20％-70％，終軋溫度為500-850℃，軋制結(jié)束后立即淬入水中冷卻至室溫，得到軋制后的Fe-Mn-Al-C系鋼件；

(3)將所述軋制后的Fe-Mn-Al-C系鋼件于350-600℃保溫0.5-3h進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理結(jié)束后于空氣中冷卻至室溫，得到一種低密度高強(qiáng)度Fe-Mn-Al-C系鋼。

優(yōu)選的，以所述Fe-Mn-Al-C系鋼的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C 0.8-1.6％，Mn 15-30％，Al 5-10％，Cr≤5％，Mo≤3％，Nb≤0.2％，Ti≤0.5％，Si≤2％，B≤0.6％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的，步驟(1)中進(jìn)行固溶處理的Fe-Mn-Al-C系鋼件為軋制態(tài)或鍛造態(tài)。

優(yōu)選的，步驟(1)中進(jìn)行固溶處理的溫度為950℃-1100℃，保溫時(shí)間為1-3h。

優(yōu)選的，步驟(2)中的軋制下壓量為40％-60％。

優(yōu)選的，步驟(2)中的軋制采用多個(gè)道次。

有益效果：