CN110819908B - 一种高强低密度奥氏体钢及其制备方法 - Google Patents

一种高强低密度奥氏体钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种高强低密度奥氏体钢及其制备方法。本发明提供了一种高强低密度奥氏体钢，包括以下质量百分比的组分：C：0.7～1.6％、Al：6～12％、Si：0.2～1.2％、Mn：25～35％、Cr：1.5～2.5％、Ti：0.1～0.9％，余量的Fe和其他不可避免的杂质。在奥氏体钢中添加Ti元素，会明显的减小晶粒尺寸进而提高奥氏体钢的力学性能，由实施例结果可知，本发明提供的奥氏体钢较对比材料GCr15密度降低10.99～14.81％，屈服强度提高56.28～102.53％，抗拉强度提高7.02～25.39％。

Description

一种高强低密度奥氏体钢及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种高强低密度奥氏体钢及其制备方法。
背景技术
奥氏体钢是最近几十年不断研究和开发的重要的一类钢，奥氏体不锈钢是一种十分优良的材料，因而在化工、海洋工程、食品、生物医学、石油化工和其他行业中得到广泛的应用。
随着汽车行业的日趋壮大、人们日常生活水平的提高和可持续发展战略的客观要求，轻量化逐渐成为未来汽车的发展趋势。从材料选择的角度出发，目前实现汽车轻量化主要以下两种途径：一是采用轻质材料，如使用低密度的铝及铝合金、镁及镁合金、工程塑料或碳纤维复合材料等；二是使用高强度钢替代普通钢材，降低钢板厚度规格。铝合金具有很好的减重潜力，但成本高、成型工艺复杂、焊接性能差、碰撞吸收能低。相比铝合金而言，高强度钢在成本与性能方面具有很强的优势，也具有可观的减重潜力，是满足车身轻量化、提高碰撞安全性的最佳材料。因此，现有技术亟需集低密度与高强度性能于一身的钢板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强低密度奥氏体钢及其制备方法，本发明提供的奥氏体钢具有较低的密度，较高的强度，且制备方法简单、成本低。
本发明提供了一种高强低密度奥氏体钢，包括以下质量百分比的组分：C：0.7～1.6％、Al：6～12％、Si：0.2～1.2％、Mn：25～35％、Cr：1.5～2.5％、Ti：0.1～0.9％，余量的Fe和其他不可避免的杂质。
优选的，所述的高强低密度奥氏体钢，其特征在于，所述奥氏体钢包含以下质量百分比的组分：C：0.9～1.4％、Al：11～12％、Si：0.8～1.2％、Mn：26～34％、Cr：1.7～2.3％、Ti：0.4～0.8％，余量的Fe和其他不可避免的杂质。
本发明提供了上述技术方案所述的高强低密度奥氏体钢的制备方法包括以下步骤：
(1)将原料进行熔炼得到合金铸锭，所述原料包括C源、Mn源、Al源、Si源、Cr源、Ti源和Fe源；
(2)将步骤(1)中所述的合金铸锭进行加热保温处理后进行多火次锻造得到合金锻料；将所述合金锻料进行水韧处理得到水韧合金锻料；
(3)将步骤(2)中所述水韧合金锻料加热升温至热轧温度进行热轧处理得到合金板；
(4)将步骤(3)中所述合金板进行固溶处理后进行淬火处理得到高强低密度奥氏体钢；
优选的，所述步骤(1)中熔炼采用真空感应熔炼炉进行，所述熔炼的真空度为2×10-2Pa，所述熔炼的过程中进行搅拌。
优选的，所述步骤(2)中加热保温处理的温度为1050～1150℃，加热保温处理的时间为15～60min。
优选的，所述步骤(4)中固溶处理的温度为1000～1150℃，时间为20～40min。
优选的，所述步骤(2)中水韧处理的温度为1100℃，时间为30min。
优选的，所述步骤(3)中热轧处理为多道次轧制变形，所述轧制变形的总变形量为60～65％。
优选的，所述热轧处理的温度为950～1150℃。
优选的，所述步骤(4)中淬火处理为水淬，所述淬火处理的温度为室温。
有益效果：本发明提供了一种高强低密度奥氏体钢，包括以下质量百分比的组分：C：0.7～1.6％、Al：6～12％、Si：0.2～1.2％、Mn：25～35％、Cr：1.5～2.5％、Ti：0.1～0.9％，余量的Fe和其他不可避免的杂质。在本发明中，Al是一种强铁素体形成元素，在钢中添加Al元素，使得钢内出现大量的铁素体组织降低了奥氏体钢的密度；Mn是一种奥氏体稳定元素，Mn元素的添加会得到稳定的奥氏体组织；另外，在奥氏体钢中添加Ti元素，会明显的减小晶粒尺寸进而提高奥氏体钢的力学性能，因为钛与碳、氮有极强的亲合力，形成的碳化物或碳氮化物具有很高的溶解温度，在加热过程中这些未溶解的碳、氮化物小质点增加了奥氏体的形核中心并阻碍了高温时奥氏体晶界的移动或合并，直到这些碳、氮化物小质点完全溶进固溶体时，奥氏体晶粒才开始急剧长大，Ti元素的添加减小了钢体晶粒的尺寸；在Al、Mn、Ti协同作用下降低钢材密度的同时会提高了钢材的力学性能。由实施例结果表明，按照本发明提供的奥氏体钢较对比材料GCr15密度降低10.99～14.81％，屈服强度提高56.28～102.53％，抗拉强度提高7.02～25.39％。
本发明还提供了上述方案所述高强低密度奥氏体钢的制备方法，本发明将C、Mn、Al、Si、Cr、Ti、Fe进行熔炼得到合金铸锭；对合金铸锭进行多火次锻造得到合金锻料；将合金锻料进行水韧处理得到水韧合金锻料，将水轫合金锻料进行热轧处理得到合金板；最后对合金板进行固溶、淬火处理获得高强低密度奥氏体钢。本发明的制备方法步骤简单，容易操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为对比例1和实施例1～3中高强低密度奥氏体钢拉伸试样的尺寸示意图。
图2为对比例1和实施例1～3中高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图，其中a为对比例1高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图，b为实施例1高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图，c为实施例2高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图，d为实施例3高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图。
图3为对比例1和实施例1～3中高强低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图，其中a为对比例1高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图，b为实施例1高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图，c为实施例2高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图，d为实施例3高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
本发明提供了一种高强低密度奥氏体钢，包括以下质量百分比的组分：C：0.7～1.6％、Al：6～12％、Si：0.2～1.2％、Mn：25～35％、Cr：1.5～2.5％、Ti：0.1～0.9％，余量的Fe和其他不可避免的杂质。
本发明提供的高强低密度奥氏体钢，按质量含量计，包括C：0.7～1.6％，优选为0.9～1.4％，更优选为1.0～1.3％。
本发明提供的高强低密度奥氏体钢，按质量含量计，包括Al：6～12％，优选为11～12％，Al的密度为2700千克/立方米，向钢中添加Al元素能够降低钢材的密度。
本发明提供的高强低密度奥氏体钢，按质量含量计，包括Si：0.2～1.2％，优选为0.8～1.2％。在钢材中添加Si能显著提高钢的抗拉强度。
本发明提供的高强低密度奥氏体钢，按质量含量计，包括Mn：25～35％，优选为26～34％，Mn作为强奥氏体的稳定元素能够使奥氏体组织稳定存在。
本发明提供的高强低密度奥氏体钢，按质量含量计，包括Cr：1.5～2.5％，优选为1.7～2.3％。本发明以高碳钢为基体，在高碳钢中添加Cr元素，Cr元素与C形成第二相化合物，从而提高高碳钢的强度。
本发明提供的高强低密度奥氏体钢，按质量含量计，包括Ti：0.1～0.9％，优选为0.4～0.8％，Ti元素会减小钢材晶粒尺寸，因为钛与碳、氮有极强的亲合力，形成的碳化物、氮化物或碳氮化物具有很高的溶解温度，在加热过程中，这些未溶解的碳氮化物小质点增加了奥氏体的形核中心并阻碍了高温时奥氏体晶界的移动或合并，直到这些碳、氮化物小质点完全溶进固溶体时，奥氏体晶粒才开始急剧长大。Ti元素的添加细化了钢体晶粒，钢材的力学性能得到明显提升。
本发明提供的高强低密度奥氏体钢，按质量百分含量计，除上述元素组分外还包括余量的Fe和其他不可避免的杂质，在本发明中所述杂质为S和P，所述S的含量优选不大于0.03％，所述P的含量优选不大于0.035％。
本发明在特定含量的C、Al的共同作用降低了钢体的密度，在特定含量的Mn、C的协同作用下使奥氏体组织稳定存在，在特定含量的Si、Ti、Cr的共同作用下提高了钢体的强度。
本发明提供了上述技术方案所述高强低密度奥氏体钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料进行熔炼得到合金铸锭，所述原料包括C源、Mn源、Al源、Si源、Cr源、Ti源和Fe源；
(2)将步骤(1)中所述的合金铸锭进行加热保温处理后进行多火次锻造得到合金锻料；将所述合金锻料进行水韧处理得到水韧合金锻料；
(3)将步骤(2)中所述水韧合金锻料加热升温至热轧温度进行热轧处理得到合金板；
(4)将步骤(3)中所述合金板进行固溶处理后进行淬火处理得到高强低密度奥氏体钢；
本发明将C源、Mn源、Al源、Si源、Cr源、Ti源和Fe源进行熔炼得到合金铸锭。在本发明中，所述熔炼优选在真空感应熔炼炉进行，所述熔炼的温度优选为1700～1900℃，进一步优选为1800～1850℃，熔炼的时间优选为30～40min，进一步优选为33～37min；在本发明中，所述熔炼优选在保护气体中进行，所述保护气体优选为高纯氩气，所述高纯氩气的纯度优选为99.9％，所述熔炼的真空度优选为2×10-2Pa；在本发明中，所述熔炼的过程中优选进行搅拌，所述搅拌优选采用磁悬浮搅拌，所述搅拌时间优选为10～30min，进一步优选为18～25min，更优选为20～23min，本发明优选在原料完全溶解后继续搅拌15min。本发明对搅拌速率无特殊要求，只要能够进行搅拌即可。
在本发明中，所述C源、Mn源、Al源、Si源、Cr源、Ti源和Fe源为常规选择，无特殊要求，只要能满足熔炼即可。
本发明在进行熔炼之前优选对原料进行清洗，所述清洗优选为将C源、Mn源、Al源、Si源、Cr源、Ti源和Fe源先在丙酮中超声波清洗然后在酒精中超声波清洗；所述在丙酮中超声波清洗去除了原料表面的油污杂质，所述在酒精中超声波清洗除去了原料表面残留的丙酮溶液，且经酒精挥发获得干燥的原料。
本发明在进行熔炼之前优选对真空感应熔炼炉中的镁砂坩埚进行清理，本发明对清理方式无特殊要求，只要能够将坩埚中残留物清除干净即可。本发明将原料按照从下往上依次铺放Fe、Al、Mn、C、Si、Cr、Ti的顺序放入清理干净的镁砂坩埚中。
熔炼得到合金铸锭后，本发明将所述合金铸锭进行加热保温处理后进行多火次锻造得到合金锻料，将所述合金锻料进行水韧处理得到水韧合金锻料。在本发明中，所述加热保温处理优选在马弗炉中进行，本发明对所述马弗炉的类型和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的马弗炉即可；在本发明的实施例中，所述马弗炉可采用天津市凯恒电热技术有限公司生产的型号为KL-13的马弗炉。
在本发明中，所述加热保温处理的温度优选为1050～1150℃，进一步优选为1090～1100℃；所述加热保温处理的时间为15～60min，进一步优选为20～45min，更优选为30～40min。所述加热保温处理的加热速率优选为5～10℃/min，进一步优选为7～10℃/min，更优选为10℃/min。具体的，在本发明的实施例中，将所述合金铸锭降温冷却后从真空感应熔炼炉中移出，转移至马弗炉，所述降温冷却优选为随炉自然降温冷却，所述降温冷却的温度优选为20～40℃，进一步优选为25～30℃。
在本发明中，所述多火次锻造优选采用150Kg的锻锤进行锻造，所述多火次锻造的次数优选为5～6次，可具体为3次、4次、5次、6次。
在本发明中，所述水韧处理的温度优选为1100℃，时间为30min，得到水轫合金锻料。本发明对所述水韧合金锻料的形状无特殊要求，在本发明的实施例中，水韧合金锻料为φ80的圆棒。
得到水韧合金锻料后，本发明将所述水韧合金锻料加热升温至热轧温度进行热轧处理得到合金板。在本发明中，所述加热升温优选在马弗炉中进行，本发明对所述马弗炉的来源和型号没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的马弗炉即可；在本发明的实施例中，所述马弗炉优选采用天津市凯恒电热技术有限公司生产的型号为KL-13的马弗炉。在发明中，所述加热升温速率为5～25℃/min，所述热轧处理的温度优选为950～1150℃。本发明优选将合金铸锭在热轧处理的温度下进行保温处理，所述保温处理的时间优选为2h。本发明优选将保温处理后的合金铸锭迅速取出进行轧制变形，避免试样脱离马弗炉后产生温降，在本发明中，所述温降优选为5～10℃，进一步优选为6～8℃。
在本发明中，所述热轧处理优选为多道次轧制变形，本发明进行多道次轧制变形过程中的每道次的压下量为2～3mm；在本发明中，每道次轧制后，优选再次将其放入马弗炉中加热至热轧制处理温度，优选在所述热轧制处理温度保温10分钟。重复热轧制处理步骤直至合金铸锭最终轧制成厚度为5mm的合金板。在本发明中，所述多道次轧制变形优选在双辊轧机上进行，本发明对所述双辊轧机的来源和型号没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的双辊轧机即可。在本发明中，所述多道次轧制变形的次数优选为4～7次，可具体为4次、5次、6次、7次，所述轧制变形的总变形量优选为60～65％。
得到合金板后，本发明将所述合金板进行固溶处理后淬火处理，获得高强低密度奥氏体钢。在本发明中，所述固溶处理的温度为1050℃，时间优选为30min；所述淬火处理优选为水淬，所述淬火处理的温度优选为室温。
本发明优选在水淬处理后先进行打磨处理然后进行清洗处理，除去不锈钢表面的氧化皮。所述打磨处理和清洗处理采用常规方法即可无特殊要求。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的高强低密度奥氏体钢进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
对比例1
对比例1提供的高强低密度奥氏体钢包括以下质量百分比的组分:碳0.7％，电解锰片25.0％，铝6％，硅0.8％，铬1.5％，余量的工业纯铁。将上述质量百分比的碳、锰、铝、硅、铬、和铁先后在丙酮、酒精中进行超声波清洗处理后，按照从下往上依次铺放Fe、Al、Mn、C、Si、Cr的顺序置入清理干净的镁砂坩埚中，真空感应炉炉腔内的真空度达到2×10-2Pa以下，熔炼前充入高纯氩气作为保护气后方可进行熔炼，并添加磁搅拌使其混合均匀。待钢液表面完全熔清至无明显漂浮物并保温20min后将钢液倾倒至提前准备好的模具中，冷却后得到合金铸锭。将所述合金锭以每分钟10℃的速率加热至1100℃进行多火次锻造，经过5次的锻造后获得φ80的圆棒，锻造过程中选用150Kg的锻锤进行锻造。将所述φ80的圆棒放入温度为1100℃的马弗炉中保温30min后对其进行水冷完成水韧处理获得水韧合金锻料。将所述水韧合金锻料通过线切割切成20*30*50cm的钢块进行热轧处理。将切割好的钢块以10℃/min的速率加热到1050℃并保温2小时，进行第一次热轧制。第一次轧制完成后，将经第一次轧制完成的产品放入马弗炉重新加热至1050℃并保温10分钟，进行热轧处理，重复该操作6次，获得合金板，合金板的厚度为5mm，热轧处理的变形量达61％。在终道次轧制后，进行固溶处理，固溶处理在1050℃温度下保温30分钟，然后进行水淬处理待冷却至常温后取出，细致地打磨掉合金板表面的氧化层，并将其洗净，获得高强低密度奥氏体钢。
实施例1
实施例1提供的高强低密度奥氏体钢包括以下质量百分比的组分:碳1％，电解锰片29％，铝8％，硅0.9％，铬1.9％，钛0.3％，余量的工业纯铁。将上述质量百分比的碳、锰、铝、硅、铬、和铁先后在丙酮、酒精中进行超声波清洗处理后，按照从下往上依次铺放Fe、Al、Mn、C、Si、Cr、Ti的顺序置入清理干净的镁砂坩埚中，炉腔内的真空度要达到2×10-2Pa以下，熔炼前充入高纯氩气作为保护气后方可进行熔炼，并添加磁搅拌使其混合均匀。待钢液表面完全熔清至无明显漂浮物并保温15min后将钢液倾倒至提前准备好的模具中，冷却后得到合金铸锭。将所述合金锭以每分钟6℃的速率加热至1050℃进行多火次锻造，经过4次的锻造后获得φ80的圆棒，锻造过程中选用150Kg的锻锤进行锻造。将所述φ80的圆棒放入温度为1050℃的马弗炉中保温30min后对其进行水冷完成水韧处理获得水韧合金锻料。将所述水韧合金锻料通过线切割切成20*30*50cm的钢块进行热轧处理。将切割好的钢块以10℃/min的速率加热到1050℃并保温2小时，进行第一次热轧制。第一次轧制完成后，将经第一次轧制完成的产品放入马弗炉重新加热至1050℃并保温10分钟，进行热轧处理，重复该操作5次，获得合金板，合金板的厚度为5mm，热轧处理的变形量达63％。在终道次轧制后，进行固溶处理，固溶处理在1050℃温度下保温30分钟，然后进行水淬处理待冷却至常温后取出，细致地打磨掉合金板表面的氧化层，并将其洗净，获得高强低密度奥氏体钢。
实施例2
实施例2提供的高强低密度奥氏体钢包括以下质量百分比的组分:碳1.3％，电解锰片33％，铝10％，硅1.1％，铬2.2％，钛0.6％，余量的工业纯铁。将上述质量百分比的碳、锰、铝、硅、铬、和铁先后在丙酮、酒精中进行超声波清洗处理后，按照从下往上依次铺放Fe、Al、Mn、C、Si、Cr、Ti的顺序置入清理干净的真空感应熔炼炉的坩埚中，炉腔内的真空度要达到2×10-2Pa以下，熔炼前充入高纯氩气作为保护气后方可进行熔炼，并添加磁搅拌使其混合均匀。待钢液表面完全熔清至无明显漂浮物并保温25min后将钢液倾倒至提前准备好的模具中，冷却后得到合金铸锭。将所述合金锭以每分钟9℃的速率加热至1150℃进行多火次锻造，经过5次的锻造后获得φ80的圆棒，锻造过程中选用150Kg的锻锤进行锻造。将所述φ80的圆棒放入温度为1150℃的马弗炉中保温30min后对其进行水冷完成水韧处理获得水韧合金锻料。将所述水韧合金锻料通过线切割切成20*30*50cm的钢块进行热轧处理。将切割好的钢块以15℃/min的速率加热到1150℃并保温2小时，进行第一次热轧制。第一次轧制完成后，将经第一次轧制完成的产品放入马弗炉重新加热至1150℃并保温10分钟，进行热轧处理，重复该操作6次，获得合金板，合金板的厚度为5mm，热轧处理的变形量达62％。在终道次轧制后，进行固溶处理，固溶处理在1050℃温度下保温30分钟，然后进行水淬处理待冷却至常温后取出，细致地打磨掉合金板表面的氧化层，并将其洗净，获得高强低密度奥氏体钢。
实施例3
实施例3提供的高强低密度奥氏体钢包括以下质量百分比的组分:碳1.6％，电解锰片35％，铝12％，硅1.2％，铬2.5％，钛0.9％，余量的工业纯铁。将上述质量百分比的碳、锰、铝、硅、铬、和铁先后在丙酮、酒精中进行超声波清洗处理后，按照从下往上依次铺放Fe、Al、Mn、C、Si、Cr、Ti的顺序置入清理干净的镁砂坩埚中，炉腔内的真空度要达到2×10-2Pa以下，熔炼前充入高纯氩气作为保护气后方可进行熔炼，并添加磁搅拌使其混合均匀。待钢液表面完全熔清至无明显漂浮物并保温20min后将钢液倾倒至提前准备好的模具中，冷却后得到合金铸锭。将所述合金锭以每分钟10℃的速率加热至1100℃进行多火次锻造，经过5次的锻造后获得φ80的圆棒，锻造过程中选用150Kg的锻锤进行锻造。将所述φ80的圆棒放入温度为1100℃的马弗炉中保温30min后对其进行水冷完成水韧处理获得水韧合金锻料。将所述水韧合金锻料通过线切割切成20*30*50cm的钢块进行热轧处理。将切割好的钢块以10℃/min的速率加热到1050℃并保温2小时，进行第一次热轧制。第一次轧制完成后，将经第一次轧制完成的产品放入马弗炉重新加热至1050℃并保温10分钟，进行热轧处理，重复该操作4次，获得合金板，合金板的厚度为5mm，热轧处理的变形量达62％。在终道次轧制后，进行固溶处理，固溶处理在1050℃温度下保温30分钟，然后进行水淬处理待冷却至常温后取出，细致地打磨掉合金板表面的氧化层，并将其洗净，获得高强低密度奥氏体钢。
利用线切割将对比例1和实施例1～3中的高强低密度奥氏体钢和对比材料GCr15切出如图1所示的拉伸试样，进行拉伸试验，其实验结果列于表1。
利用线切割分别在对比例1和实施例1～3中的高强低密度奥氏体钢和对比材料GCr15的不同位置切出三个10*10*5mm的正方体，利用阿基米德原理测量其密度，取其平均值，其结果列于表1。
将对比例1和实施例1～3中的高强度低密度奥氏体钢进行金相组织观察获得高强度低密度奥氏体钢合金的金相光学显微图，即图2，其中a为对比例1高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图，b为实施例1高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图，c为实施例2高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图，d为实施例3高强度低密度奥氏体钢的金相光学显微图。
对对比例1和实施例1～3中的高强度低密度奥氏体钢进行电子显微镜扫描获得图3，其中a为对比例1高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图，b为实施例1高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图，c为实施例2高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图，d为实施例3高强度低密度奥氏体钢的扫描电子显微镜图。
表1：本发明对比例1实施例1～3的力学性能测试结果
Figure BDA0002277036440000111
由图2可知实施例1～3获得的高强度低密度奥氏体钢的金相组织主要为奥氏体相，由图3可知实施例1～3获得的高强度低密度奥氏体钢具有细小的晶粒结构，根据Hall-Petch公式，随着晶粒的细化，材料的抗拉强度增强。
由表1的结果可知，实施例1～3获得的高强度低密度奥氏体钢较对比材料GCr15具有低的密度，高的屈服强度和抗拉强度，其密度降低量为10.99～14.81％，屈服强度的提升幅度为56.28～102.53％，抗拉强度的提升幅度为7.02～25.39％；结合对比例1和实施例1的结果可知，添加钛元素能够明显提高钢体的屈服强度和抗拉强度，Ti元素与C、N元素形成化合物，分布于材料基体上，提高材料的抗拉强度，同时Ti使得钢的晶粒细化，进一步提高材料的力学性能。本发明在特定含量的C、Al的共同作用降低了钢体的密度，在特定含量的Mn、C的协同作用下使奥氏体组织稳定存在，在特定含量的Si、Ti、Cr的共同作用下提高了钢体的力学强度。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (5)

1.一种高强低密度奥氏体钢，包括以下质量百分比的组分：C：0.9~1.6%、Al：8~12%、Si：0.2~0.9%、Mn：29~35%、Cr：1.5~2.5%、Ti：0.3~0.9%，余量的Fe和其他不可避免的杂质；
所述高强低密度奥氏体钢的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料进行熔炼得到合金铸锭，所述原料包括C源、Mn源、Al源、Si源、Cr源、Ti源和Fe源；
（2）将步骤（1）中所述的合金铸锭进行加热保温处理后进行多火次锻造得到合金锻料；将所述合金锻料进行水韧处理得到水韧合金锻料；所述加热保温处理的温度为1050~1150℃，加热保温处理的时间为15~60min；所述水韧处理的温度为1100℃，时间为30min；
（3）将步骤（2）中所述水韧合金锻料加热升温至热轧温度进行热轧处理得到合金板；所述热轧处理的温度为950~1150℃；所述热轧处理为多道次轧制变形，所述轧制变形的总变形量为60~65%；
（4）将步骤（3）中所述合金板进行固溶处理后进行淬火处理得到高强低密度奥氏体钢；所述固溶处理的温度为1000~1150℃，时间为20~40min。
2.根据权利要求1所述的高强低密度奥氏体钢，其特征在于，所述奥氏体钢包含以下质量百分比的组分：C：0.9~1.4%、Al：11~12%、Si：0.8~0.9%、Mn：29~34%、Cr：1.7~2.3%、Ti：0.4~0.8%，余量的Fe和其他不可避免的杂质。
3.权利要求1或2所述高强低密度奥氏体钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将原料进行熔炼得到合金铸锭，所述原料包括C源、Mn源、Al源、Si源、Cr源、Ti源和Fe源；
（2）将步骤（1）中所述的合金铸锭进行加热保温处理后进行多火次锻造得到合金锻料；将所述合金锻料进行水韧处理得到水韧合金锻料；所述加热保温处理的温度为1050~1150℃，加热保温处理的时间为15~60min；所述水韧处理的温度为1100℃，时间为30min；
（3）将步骤（2）中所述水韧合金锻料加热升温至热轧温度进行热轧处理得到合金板；所述热轧处理的温度为950~1150℃；所述热轧处理为多道次轧制变形，所述轧制变形的总变形量为60~65%；
（4）将步骤（3）中所述合金板进行固溶处理后进行淬火处理得到高强低密度奥氏体钢；所述固溶处理的温度为1000~1150℃，时间为20~40min。
4.根据权利要求3所述高强低密度奥氏体钢的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中熔炼在真空感应熔炼炉进行，所述熔炼的真空度为2×10-2Pa，所述熔炼的过程中进行搅拌。
5.根据权利要求3所述高强低密度奥氏体钢的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中淬火处理为水淬，所述淬火处理的温度为室温。
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