CN110423950B - 一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢及其制备方法 - Google Patents

一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Fe‑Mn‑Al‑C系中锰低温钢及其制备方法，其化学成分及质量分数为：Mn：12～15％，Al：4.5％～5％，C：0.1～0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。低温钢的奥氏体组织体积分数≥47.7％，‑80℃夏比冲击试验冲击功≥33J。将具有与上述Fe‑Mn‑Al‑C系中锰低温钢相同成分的钢坯经过锻造和多道次轧制之后，对所获得的轧制坯进行淬火+回火的热处理，制备在低温下具有优异冲击韧性的Fe‑Mn‑Al‑C系中锰低温钢，其制备方法简单。

Description

一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及低温钢技术领域，更具体地说，涉及一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢及其制备方法。
背景技术
随着海洋活动的快速发展及高纬度寒冷地区的结构用钢、工程机械用钢等结构件在低温环境下被广泛使用，所以开发低温结构件成为世界各国钢铁行业和科研人员的研究重点。目前研究人员在开发新型的低温结构用钢主要通过添加Ni、Cr等合金元素、使用控轧控冷及热处理等手段。作为常用的低温钢，9％Ni钢和Cr-Ni奥氏体不锈钢等材料都需要添加大量昂贵的Ni、Cr元素，因此成本高。9％Ni钢的主要显微组织是马氏体，虽然强度较高，但制造过程中需要控轧控冷及多次热处理，制造难度大，此外在焊接时还容易出现磁偏吹现象，使用难度大。
为了获得成本更低、性能更优的低温钢材料，专利文件CN104220617A公开了一种具有优异的机械加工性并且在焊接热影响区域具有低温韧性的奥氏体钢，包含：15～35％的Mn，23.6C+Mn≥28％，33.5C-Mn≤23％，0＜Cu≤5％，28.5C+4.4Cr≤57％，余量为铁和杂质元素。该申请案完全不添加Ni元素，以Mn代Ni，Mn含量最高达35％，如此高的Mn含量会导致在炼钢、切割及焊接过程中Mn挥发明显，限制真空循环脱气法等冶炼工艺的实施，还会造成环境污染，因此制造及使用难度大；另外钢中完全不含Ni等焊接有利元素将会明显提高焊接材料中Ni等元素的需求量，因此增加了焊接成本；而且，该申请案仅提供了实现一定的焊接热影响区低温韧性的技术方案，但未明确实现钢本身优异低温韧性的技术方案，事实上热影响区与非热影响区的低温韧性的影响因素并非完全一致，各环节工艺控制参数可能存在不同程度的差别。
专利文件CN101550515B也公开了一种含铜高强韧高锰钢及其制造方法，包含Mn：15～25％、Cu：0.1～1.5％、C：0.3～1％、Si：0.04～0.8％、Al：0.002～0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质。该申请案所制备的高锰钢具有高强度和高延伸率，但未能提供实现优异低温韧性的技术方案，而且制备工艺包括卷取、退火、水淬等，制备工艺复杂且实施难度大。
又如中国专利申请号：2016110246223，发明创造名称为：一种高强度Fe-Mn-Al-C系低密度铸钢及其制备方法，该申请案材料的组成的化学质量百分为：0.05～0.35％的C、2.0～10.0％的Si、5.0～25.0％的Mn、3.0～12.0％的Al、0.1～0.8％的Cr、0.1～0.5％的Mo、0.1～1.2％的Ni、0.01～0.8％的V、0.01～0.08％的Nb、0.6～1.0％的Ti、0.01～0.5％的Re、S≤0.01％、P≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质，并且还需同时满足如下关系：11％≤Si+Al≤20％、2C≤Nb+V+Ti≤3C。该申请案的Fe-Mn-Al-C系低密度钢基体组织为奥氏体，具有高强度的同时使钢具有良好的塑韧性，且具有良好的抗腐蚀性能，但是该钢在制备过程中需要0.5～3h固溶+4h时效处理，时间周期太长，增加了生产成本。中国专利申请号：2017110069666，发明创造名称为：一种750MPa级超高强度Fe-Mn-Al-C系轻质铸钢及其制备方法，该申请案的轻质铸钢的化学成分的重量百分数为：C：0.60～1.50％，Mn：10.00～14.00％，Al：6.50～12.00％，Si：0.50～1.50％，Ni：0.15～0.55％，Cr：0.15～0.45％，Cu：0.01～0.06％，Mo：0.10～0.60％，V：0.05～0.25％，Ti：0.05～0.35％，Nb：0.01～0.08％，Ce：0.001～0.010％，P≤0.008％，S≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。但以上申请案均具有进一步优化的空间。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中低温钢制作成本高、难度大的不足，提供了一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢及其制备方法，本发明的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，在低温下具有优异的冲击韧性，使用性能良好；本发明的制备方法，通过合理的成分设计与热处理相结合的方法，使得该体系的钢尽可能含有较多的奥氏体组织，简单方便地获得具有优异冲击韧性的Fe-Mn-Al-C系低温钢，制作简单，成本较低，适宜推广应用。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：12～15％，Al：4.5％～5％，C：0.1～0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
更进一步地，低温钢的奥氏体组织分数≥49.08％。
更进一步地，低温钢的-80℃夏比冲击试验冲击功≥33J，冲击断裂类型为韧性断裂。
更进一步地，各成分质量含量满足以下关系：2.5≤Mn：(Al+C)≤3。
一种制备如上所述Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法，包括以下步骤：
S1、冶炼：各原料在保护气体的氛围下进行冶炼；
S2、锻造：将已经熔炼好的钢锭加热并保温，然后锻造成锻坯，随后空冷至室温；
S3、热轧：将坯料放到加热炉中保温，然后将坯料轧制对板材，轧后进行空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热并保温，然后水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热并保温，随后空冷至室温。
更进一步地，S2中将熔炼好的钢锭加热至1200-1230℃并保温2-2.5h后，将钢锭锻造为钢坯。
更进一步地，S3中将锻造好的坯料放到加热炉中在1200-1250℃下保温1.5-2h，然后开始多道次轧制，开轧温度为1150-1200℃，终轧温度为850-900℃，轧制总压下率不得低于80％。
更进一步地，S4中工件的淬火温度在602℃-778℃之间。
更进一步地，S4中将热轧钢加热至650-750℃并保温1-1.5h后，水淬至室温，然后将热轧钢加热至200-220℃并保温30-50min，随后空冷至室温。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，以铁素体为基本并尽可能多的含有奥氏体组织，采用12％～15％的中等水平含量的Mn，并配合采用适量的Al、C元素，使得最终获得的低温钢在低温下具有优异的冲击韧性，使用性能良好。
(2)本发明的一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的制备方法，通过合理的成分设计与热处理相结合的方法，使得该体系的钢尽可能含有较多的奥氏体组织，简单方便地获得具有优异冲击韧性的Fe-Mn-Al-C系低温钢，制作简单，成本较低，适宜推广应用。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：12～15％，Al：4.5％～5％，C：0.1～0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，其中各成分质量含量满足以下关系：2.5≤Mn：(Al+C)≤3，且该低温钢的奥氏体组织分数≥49.08％，低温钢的-80℃夏比冲击试验冲击功≥33J，冲击断裂类型为韧性断裂。
本发明的低温钢采用奥氏体组织钢材，奥氏体晶体结构为面心立方结构，易滑移系比体心立方结构的铁素体多，低温韧性相比铁素体更好，钢材能够在-70℃以下环境下服役。本发明中加入合金元素Mn属扩大奥氏体区域元素，能够使钢中的部分奥氏体组织稳定在-80℃，具有良好的低温冲击韧性，对Fe-Mn-Al-C系钢来讲，当Al在5～10％，Mn在15～30％，C在0.4～2.0％之间时，该体系钢的基体组织以奥氏体组织为主或者全部为奥氏体，但此时该体系的钢中后续冶炼和焊接存在较大的困难。本发明的低温钢则以铁素体为基本并尽可能多的含有奥氏体组织，采用12％～15％的中等水平含量的Mn。同时，本发明同时选用同属于扩大奥氏体区域元素C，与添加的合金元素Mn形成交互作用，在生产过程中形成一定数量的奥氏体组织，并通过添加适量的合金元素C，有效保障钢材一定强度，且C含量控制在0.1～0.12％，不会导致后续钢体焊接困难。对应地，本发明添加的Al可以提高两相区温度，减轻因Mn元素的加入而引起的两区温度降低导致的Mn、C元素扩散到奥氏体组织中速度缓慢的问题，从而进一步提高残余奥氏体的稳定性。且本发明添加Al元素可以进一步抑制碳化物的析出，具有细化晶粒的作用，Al元素含量控制为4.5％～5％，既不会导致钢体连铸困难，也避免基体组织中铁素体含量的增加，避免影响奥氏体含量，同时具有稳定残余奥氏体的效果。本发明有效合理控制各组分含量，且各成分质量含量满足以下关系：2.5≤Mn：(Al+C)≤3，使得各组分间相互协同配合作用，最终低温钢的奥氏体组织分数≥49.08％，低温钢的-80℃夏比冲击试验冲击功≥33J，冲击断裂类型为韧性断裂，充分满足行业需要，使用性能优良。
本发明的该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的制备方法，包括以下步骤：
S1、冶炼：各原料在保护气体的氛围下进行冶炼；具体选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将已经熔炼好的钢锭加热并保温，然后锻造成锻坯，随后空冷至室温；具体地，将熔炼好的钢锭加热至1200-1230℃并保温2-2.5h后，将钢锭锻造为锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将坯料放到加热炉中保温，然后将坯料轧制对板材，轧后进行空冷；具体地，将锻造好的坯料放到加热炉中在1200-1250℃下保温1.5-2h，然后开始多道次轧制，开轧温度为1150-1200℃，终轧温度为850-900℃，轧制总压下率不得低于80％；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热并保温，可采用箱式电阻炉进行加热，然后水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热并保温，随后空冷至室温，其中淬火温度在602℃-778℃之间，具体地，将热轧钢加热至650-750℃并保温1-1.5h后，水淬至室温，然后将热轧钢加热至200-220℃并保温30-50min，随后空冷至室温。本发明的热处理方法，淬火温度在Fe-Mn-Al-C中锰低温钢的两相区内，并通过保温过程，可以在淬火过程中得到较多的残余奥氏体，并使C、Mn元素尽可能扩散到奥氏体中，从而提高奥氏体稳定性，提高低温性能；此种方式避免了传统热处理过程因温度过高导致钢体完全处于奥氏体化状态，C、Mn元素分配到每个奥氏体就会减少，使得奥氏体稳定性再次降低，在冷却过程中发生马氏体转变，导致室温下奥氏体体积分数就会减少，导致奥氏体稳定性反而降低。
通过以上操作得到的Fe-Mn-Al-C低温钢在-80℃下的冲击功≥33J，断裂类型为韧性断裂，低温钢的奥氏体组织分数≥49.08％，成分体系与传统含Ni低温钢相比，明显降低了生产成本并且制造工艺简单。另外Al元素的加入还可以降低钢的密度，一定程度上实现了钢的轻量化，当应用到汽车行业时，可以降低环境污染。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
以下实施例中，按照国家标准《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》(GB/T229-2007)去选择冲击试样尺寸，将经过热处理后的实验钢加工成V型缺口的冲击试样(5×10×55/mm3)，取样方向平行于轧制方向；在冲击温度-80℃进行夏比冲击试验，在冲击的过程中严格的按照国标进行操作，为防止试样冷却后取出来温度会上升，设置冷却温度应比实验温度低，且试样取出后需迅速进行冲击试验。每个工艺条件下均需要测试三个样品，最后取平均值。
实施例1
本实施例的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：12.44％，Al：4.7％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法如下：
S1、冶炼：选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热至1200℃并保温2h后，将钢锭锻造成截面为100*30mm2的锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将锻造好的坯料放到加热炉中在1200℃下保温2h，然后开始多道次轧制，轧成5mm厚的热轧板，其中开轧温度为1180℃，终轧温度为900℃；轧后采用空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至750℃并保温1h后，水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热至200℃并保温30min，随后空冷至室温。
本实施例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有49.08％的残余奥实体，对本实例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢在-80℃进行夏比冲击试验后，实验钢组织中含有约40％的残余奥实体。本实例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为36J，断裂类型为韧性断裂，比热轧态的冲击功比高13J。
实施例2
本实施例的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：12％，Al：4.5％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法如下：
S1、冶炼：选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热至1220℃并保温2.5h后，将钢锭锻造为100*30mm2的锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将锻造好的坯料放到加热炉中在1200℃下保温1.5h，轧成5.5mm厚的热轧板，其中开轧温度为1200℃，终轧温度为880℃；轧后采用空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至650℃并保温1.5h后，水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热至200℃并保温30min，随后空冷至室温。
本实施例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有51.08％的残余奥实体，本实例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为35J，断裂类型为韧性断裂，比热轧态的冲击功比高12J。
实施例3
本实施例的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：15％，Al：4.8％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法如下：
S1、冶炼：选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热至1200℃并保温2h后，将钢锭锻造为100*30mm2的锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将锻造好的坯料放到加热炉中在1200℃下保温2h，轧成6mm厚的热轧板，其中开轧温度为1200℃，终轧温度为900℃，轧后采用空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至700℃并保温1h后，水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热至200℃并保温30min，随后空冷至室温。
本实施例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有51.43％的残余奥实体，本实例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为36.4J，断裂类型为韧性断裂，比热轧态的冲击功比高12.6J。
实施例4
本实施例的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：13％，Al：5％，C：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法如下：
S1、冶炼：选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热至1230℃并保温2.5h后，将钢锭锻造为100*30mm2的锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将锻造好的坯料放到加热炉中在1250℃下保温2h，轧成6mm厚的热轧板，其中开轧温度为1150℃，终轧温度为850℃，轧后采用空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至680℃并保温1.5h后，水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热至220℃并保温50min，随后空冷至室温。
本实施例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有50.26％的残余奥实体，本实例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为35.6J，断裂类型为韧性断裂，比热轧态的冲击功比高12.6J
实施例5
本实施例的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：12.8％，Al：4.9％，C：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法如下：
S1、冶炼：选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热至1230℃并保温2.5h后，将钢锭锻造为100*30mm2的锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将锻造好的坯料放到加热炉中在1250℃下保温2h，轧成6mm厚的热轧板，其中开轧温度为1150℃，终轧温度为850℃，轧后采用空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至690℃并保温1.2h后，水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热至220℃并保温30min，随后空冷至室温。
本实施例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有49.56％的残余奥实体，本实例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为35.1J，断裂类型为韧性断裂，比热轧态的冲击功比高12.1J。
实施例6
本实施例的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：14％，Al：4.8％，C：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法如下：
S1、冶炼：选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热至1230℃并保温2.5h后，将钢锭锻造为100*30mm2的锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将锻造好的坯料放到加热炉中在1250℃下保温2h，轧成6mm厚的热轧板，其中开轧温度为1150℃，终轧温度为850℃，轧后采用空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至750℃并保温1.2h后，水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热至220℃并保温30min，随后空冷至室温。
本实施例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有51.36％的残余奥实体，本实例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为36.1J，断裂类型为韧性断裂，比热轧态的冲击功比高13.1J
实施例7
本实施例的Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其成分按质量百分比计为：Mn：13.6％，Al：4.7％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
制备该Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的方法如下：
S1、冶炼：选用纯度高的锰块、铁块、铝块及碳粉，在氩气保护的氛围下，使用真空感应炉进行冶炼；
S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热至1230℃并保温2.5h后，将钢锭锻造为100*30mm2的锻坯，然后空冷至室温；
S3、热轧：将锻造好的坯料放到加热炉中在1250℃下保温2h，轧成6mm厚的热轧板，其中开轧温度为1150℃，终轧温度为850℃，轧后采用空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至730℃并保温1.2h后，水淬至室温，再将淬火后热轧钢加热至220℃并保温50min，随后空冷至室温。
本实施例制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有50.01％的残余奥实体，本实例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为35.8J，断裂类型为韧性断裂，比热轧态的冲击功比高12.8J。
对比例1
一种Fe-Mn-Al-C低温钢，其成分按质量百分比计为Mn：12.44％，Al：2.4％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法与上述实施例相同。
本对比例为在淬火温度750℃制得的Fe-Mn-Al-C低温钢，该钢中含有48.6％的残余奥实体，在-80℃进行夏比冲击试验后，实验钢组织中含有约20％的残余奥实体，和上述实施例所得的低温钢相比，本对比例所得实验钢中的奥氏体中包含的稳定化元素Mn和C含量较低，并且在该温度下，实验钢奥氏体程度变高，奥氏体晶粒变大，导致其稳定性低，容易在淬火的过程中转变为马氏体。本对比例制得的Fe-Mn-Al-C系低温钢的在-80℃下的冲击功为15J，断裂类型为脆性断裂，这主要是因为本对比例制得实验钢在冲击过程中发生了TRIP效应，较多的软相残余奥氏体转变成了硬相马氏体，促使了变形过程中裂纹的萌生。
本对比例所用的Al含量<4.5％，经过淬火+回火后残余奥实体的含量和上述实施例所得的低温钢的含量相差不大，但残余奥氏体的稳定性明显降低，上述实施例所得的低温钢的残余奥氏体中含有更多的C、Mn元素，从而有效提高残余奥氏体的稳定性，在冲击过程中减轻了TRIP效应发生的程度，从而减小了生成硬相马氏体的含量，避免在塑性变形的过程中萌生裂纹，从而避免降低钢的韧性。
对比例2
一种Fe-Mn-Al-C低温钢，其成分按质量百分比计为Mn：11.5％，Al：4.5％，C：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法与上述实施例相同。
本对比例为在淬火温度720℃制得的Fe-Mn-Al-C低温钢，该钢中含有69.2％的残余奥实体，在-80℃进行夏比冲击试验后，实验钢组织中含有约42％的残余奥实体，在-80℃下的冲击功为约23.6J，断裂类型为韧性断裂，和对比例1相比，虽然实验钢在冲击过程中发生了TRIP效应，但在该温度下，实验钢经过冲击变形之后仍然含有较多的软相残余奥实体，有利于提高低温韧性。
对比例3
一种Fe-Mn-Al-C低温钢，其成分按质量百分比计为Mn：12.44％，Al：5％，C：0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法与上述实施例相同。
本对比例为在淬火温度下760℃制得的Fe-Mn-Al-C低温钢，该钢中中含有46.3％的残余奥实体，在-80℃进行夏比冲击试验后，实验钢组织中含有约22％的残余奥实体,在-80℃下的冲击功为14.3J，断裂类型为脆性断裂。
对比例4
一种Fe-Mn-Al-C低温钢，其成分按质量百分比计为Mn：11％，Al：2.6％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法与上述实施例相同。
本对比例为在淬火温度700℃制得的Fe-Mn-Al-C低温钢，该钢中含有77.8％的残余奥实体，在-80℃进行夏比冲击试验后，实验钢组织中含有约40.3％的残余奥实体，在-80℃下的冲击功为约25.3J，断裂类型为韧性断裂。
对比例5
一种Fe-Mn-Al-C低温钢，其成分按质量百分比计为Mn：12.1％，Al：2.6％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法与上述实施例相同。
本对比例为淬火温度780℃下制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有33％的残余奥实体，在-80℃进行夏比冲击试验后，冲击功为约14.6J，断裂类型为脆性断裂。
对比例6
一种Fe-Mn-Al-C低温钢，其成分按质量百分比计为Mn：10％，Al：2.4％，C：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法与上述实施例相同。
本对比例为淬火温度700℃下制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有68％的残余奥实体，在-80℃进行夏比冲击试验后，冲击功为约21.4J，断裂类型为韧性断裂。
对比例7
一种Fe-Mn-Al-C低温钢，其成分按质量百分比计为Mn：12.44％，Al：2.3％，C：0.3％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法与上述实施例相同。
本对比例为淬火温度760℃下制得的Fe-Mn-Al-C低温钢中含有50.1％的残余奥实体，在-80℃进行夏比冲击试验后，冲击功为约14.8J，断裂类型为脆性断裂。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所示的也只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢，其特征在于：其成分按质量百分比计为：Mn：12～15％，Al：4.5％～5％，C：0.1～0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；各成分质量含量满足以下关系：2.5≤Mn：(Al+C)≤3；低温钢的奥氏体组织分数≥49.08％；低温钢的-80℃夏比冲击试验冲击功≥33J，冲击断裂类型为韧性断裂。
2.一种如权利要求1所述Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、冶炼：各原料在保护气体的氛围下进行冶炼；
S2、锻造：将已经熔炼好的钢锭加热至1200-1230℃并保温2-2.5h后，然后锻造成锻坯，随后空冷至室温；
S3、热轧：将坯料放到加热炉中在1200-1250℃下保温1.5-2h，然后将坯料轧制为板材，采用多道次轧制，开轧温度为1150-1200℃，终轧温度为850-900℃，轧制总压下率不得低于80％；轧后进行空冷；
S4、淬火及回火处理：将热轧钢加热至650-750℃并保温1-1.5h后，然后水淬至室温，淬火温度在602℃-778℃之间；再将淬火后热轧钢加热至200-220℃并保温30-50min，随后空冷至室温。
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