[發(fā)明專利]一種鉻銅合金化耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111642530.2
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114480980B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 蘇偉;李宇;孫大斌;馮立波;李艷
• 申請（專利權）人: 中國鐵路設計集團有限公司
• 主分類號: C22C38/06
• 分類號: C22C38/06;C22C38/20;C22C38/38;C22C38/02;C22C33/04;C21D1/18;C21D6/00;C21D8/06;B21J5/00
• 代理公司: 天津漿果知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 12240
• 代理人: 王龑

本發(fā)明公開了一種鉻銅合金化耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼及其制備方法，其耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼包含的組分及各組分的質(zhì)量分數(shù)如下：C：0.15~0.35%；Al：2.5~3.5%；Cr：2.5~5.5%；Cu：0.4~1.2%；Mn：28~30%；Si：≤0.5%；P：≤0.005％；S：≤0.005％；余量的Fe；其制備方法，包括以下步驟：熔煉成錠及高溫粗鍛；鋼錠中溫二次敏化及循環(huán)鍛；棒材加工及固溶熱處理。本發(fā)明通過對傳統(tǒng)30Mn3Al3Si型孿生誘發(fā)塑性鋼進行少量的鉻、銅合金化，提升其自腐蝕電位，同時增加一定的固溶碳元素，利用中溫敏化區(qū)析出的Crsubgt;23/subgt;Csubgt;6/subgt;碳化物彌散釘扎奧氏體晶界及形變帶，結合中溫循環(huán)鍛工藝及終態(tài)低溫固溶熱處理工藝，制備出具有良好強塑性和耐候性的孿生誘發(fā)塑性鋼產(chǎn)品。

技術領域

本發(fā)明涉及一種合金鋼設計與加工技術領域，具體涉及一種鉻銅合金化耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼及其制備方法。

背景技術

孿生誘發(fā)塑性鋼是一種以孿晶為主要變形機制的奧氏體鋼，因變形過程中產(chǎn)生大量形變孿晶，同時形變孿晶的生成進一步切割奧氏體晶粒，不斷降低位錯運動的平均自由程，使得材料同時具有良好的應變硬化能力和極佳均勻延伸率。從而使得該材料在抗沖擊、防爆、減震等緩沖吸能結構中具有廣泛應用前景。

錳元素是孿生誘發(fā)塑性鋼中主要的奧氏體穩(wěn)定元素，然而錳元素存在電極電位過低的缺點，大大降低了孿生誘發(fā)塑性鋼的耐腐蝕能力。在西北部高地震烈度的無人區(qū)，高級別緩沖吸能構件的養(yǎng)護成本較高，且面臨晝夜溫差大，風沙等氣候腐蝕將嚴重影響緩沖吸能構建的使用壽命，因此需設計具有良好強塑積(抗拉強度和延伸率的成積)且具有一定耐候性的孿生誘發(fā)塑性鋼。

鉻、銅等元素均屬于高電極電位元素，同時在奧氏體中具有一定的固溶能力，在孿生誘發(fā)塑性鋼中采用鉻銅復合合金化策略有利于提升孿生誘發(fā)塑性鋼的自腐蝕電位和耐候性能。然而鉻元素是一種鐵素體形成元素，過高的鉻含量不僅容易導致鐵素體相的出現(xiàn)，還容易引起孿晶誘發(fā)塑性鋼層錯能變化而損害其塑韌性。同時過高的鉻元素含量容易導致Cr23C6碳化物的大量存在，不利于材料的耐腐蝕性。因此如何選擇合金化策略，在不損害孿生誘發(fā)塑性鋼機械性能的前提下，進一步提升其耐候性能是亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種鉻銅合金化耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼及其制備方法。

本發(fā)明的技術方案是：一種鉻銅合金化耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼，

耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼包含的組分及各組分的質(zhì)量分數(shù)如下：

余量的Fe以及不可避免的雜質(zhì)。

更進一步的，所述耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼成分中C質(zhì)量百分百比為0.15～0.35％，過低的碳含量設計不足以形成一定量的Cr₂₃C₆碳化物，進而影響中溫敏化區(qū)的循環(huán)鍛工藝。

更進一步的，所述耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼成分中C質(zhì)量百分百比為0.15～0.35％，過高的碳含量涉及導致Cr₂₃C₆碳化物量過多，進而導致完全固溶溫度過高，奧氏體晶粒過于出大，不利于孿生誘發(fā)塑性鋼的綜合強韌性。

更進一步的，所述耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼成分中Cr質(zhì)量百分百比為2.5～5.5％，過低的鉻含量一方面無法形成足夠的Cr₂₃C₆碳化物，影響中溫敏化區(qū)循環(huán)鍛工藝優(yōu)化機械性能。

更進一步的，所述耐候型孿生誘發(fā)塑性鋼成分中Cr質(zhì)量百分百比為2.5～5.5％，過高的鉻含量一方面引起Cr₂₃C₆碳化物增多，另一方面導致中溫區(qū)鐵素體的出現(xiàn)，不利于其機械性能。