CN106282849B - 一种非晶复合结构钢 - Google Patents

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Abstract

一种非晶复合结构钢，按重量百分比计，其组分为：C：0.02~0.2%；Mn：13%~16%；Si：3%~5%；Cr：10%~12%；RE：0~2%，其余为Fe元素。本发明的复合材料其组织为：γ奥氏体相+非晶复合结构，在应力诱导下发生γ奥氏体→ε马氏体相变对金属玻璃基体增强增韧，其屈强比低，既易发生塑性变形，同时又能通过其优良的加工硬化能力达到高强度。

Description

一种非晶复合结构钢
技术领域
本发明涉及铁基非晶复合材料领域，特别是涉及高强韧非晶复合结构钢。
背景技术
钢铁是当今主导结构材料，探索兼具高强度和韧塑性的高性能结构钢一直是金属材料领域的追求目标。非晶钢其内部组织保留了液态熔体的结构，无位错、晶界、偏析等结晶缺陷，室温下其强度、硬度远高于传统的Mg合金、Ti合金和超强钢等，且具有优异的热稳定性、抗磨耐蚀，能够用于防腐、高耐磨表面硬化和轻量化部件、抗腐蚀部件等方面。但是，由于成分不可或缺的类金属和非金属组元存在，特殊的化学键能使其具有超高强度的同时塑性变形能力非常有限，严重制约了非晶钢作为高性能结构材料的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强韧非晶复合结构钢。
本发明是一种非晶复合结构钢，按重量百分比计，其组方为：C：0.02~0.2%；Mn：13%~16%；Si：3%~5%；Cr：10%~12%；RE：0~2%，其余为Fe元素。
本发明的有益效果在于：所发明的复合材料其组织为γ奥氏体相+非晶复合结构，在应力诱导下发生γ奥氏体→ε马氏体相变对金属玻璃基体增强增韧，其屈强比低，既易发生塑性变形，同时又能通过其优良的加工硬化能力达到高强度。
具体实施方式
本发明是一种非晶复合结构钢，按重量百分比计，其组方为：C：0.02~0.2%；Mn：13%~16%；Si：3%~5%；Cr：10%~12%；RE：0~2%，其余为Fe元素。
根据上述的非晶复合结构钢，按重量百分比计，其组方为：C：0.2%；Mn：15%；Si：5%；Cr：12%；Re：0~1.4%，其余为Fe元素；RE 为Y，或Nd，或Ce，或Dy。
实现本发明目的的技术解决方案为：由TRIP效应韧塑化准脆性高强非晶钢，由非晶基体中原位析出过冷奥氏体相，在应力诱导下产生γ→ε马氏体相变对非晶基体增强增韧。
添加 Mn元素，能够在 γFe中无限固溶，降低 Ms，有效降低层错能Γ，而且能够避免 α’马氏体的产生，但同时使 TN升高，奥氏体在 TN点发生顺磁→反磁，在 γ中反磁有序，磁性转变使奥氏体稳定化，不利于应力诱发 ε马氏体转变，因此 Mn含量应优化适中；Si元素能够强化奥氏体，降低层错能 Γ和 TN，促进马氏体相转变，另一方面，类金属与金属组元有负的较大原子对混合焓，使类金属原子周围被金属原子包围，降低了同类原子的作用使系统能量降低更加稳定，提高了非晶的形成能力，但是过量会使合金脆化；Cr元素提高奥氏体强度，降低诱发马氏体所需的临界应力，改善合金的耐蚀性；C元素能够强化奥氏体，抑制不同层面上马氏体的交叉；稀土元素能够有效降低层错能，降低 Ms和 TN温度，并固溶强化奥氏体增加加工硬化指数，同时细化晶粒，改善流动性和铸造性能，另一方面由于其大的原子尺寸和亲氧净化作用，能够有效提高非晶热稳定性，抑制异质形核，提高基体的非晶形成能力。
比较好的选择：新型非晶复合结构钢，按重量百分比包括如下成份：C：0.2%；Mn：15%；Si：5%；Cr：12%；RE(Y、Nd、Ce或Dy)：0-1.4%，其余为Fe和杂质元素。
下面通过实施例详述本发明。实施例的冶炼是在真空感应炉中进行，其化学成分列于表1，钢锭均采用相同规格的铜模铸造成试棒再进行室温力学性能测试，检测结果列于表2。
表1是本发明实施例非晶钢的化学成分(按重量百分数计)。
表2是本发明实施例非晶钢的室温压缩力学性能，室温压缩实验按GB/T7314 -2005金属材料室温压缩试验方法进行。
表2中所列室温压缩力学性能测试结果表明，本发明实施例力学性能其断裂强度超过2.4GPa，而屈服强度仅为350-600MPa，并且在屈服后存在一个非常长的加工硬化过程，非晶钢同时具有高强度和大的塑韧性。

Claims (2)

1.一种非晶复合结构钢，其特征在于，按重量百分比计，其组方为：C：0.02~0.2%；Mn：13%~16%；Si：3%~5%；Cr：10%~12%；RE：0~2%，其余为Fe元素。
2.根据权利要求1所述的非晶复合结构钢，其特征在于，按重量百分比计，其组方为：C：0.2%；Mn：15%；Si：5%；Cr：12%；RE：0~1.4%，其余为Fe元素；RE 为Y，或Nd，或Ce，或Dy。
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