CN112030077A - 一种含锰高强低密度钢及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金技术领域，特别涉及一种含锰高强低密度钢及其制备方法和应用。本发明提供的含锰高强低密度钢，以质量百分含量计，包括以下元素组分：C 1.2～1.6％，Al 8～11％，Mn 25～28％，Cu 0.5～1％，Ni 1.25～2.5％，余量的Fe和不可避免的杂质元素。本发明在特定的元素配比共同作用下，降低了合金钢的密度，同时保证并提高了合金钢的强度。实施例测试结果表明，本发明提供的含锰高强低密度钢屈服强度为1135.97～1276.31MPa，抗拉强度为1289.67～1452.13MPa，密度为6.69～6.72g/cm3，具有低的密度和高的强度。

Description

一种含锰高强低密度钢及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于合金技术领域，特别涉及一种含锰高强低密度钢及其制备方法和应用。
背景技术
随着汽车工业迅速发展，汽车数量不断攀升，汽车用钢也面临安全、环境、资源、能源及成本等多方面的挑战，轻量化已成为汽车工业发展的重要趋势。轻质钢具有密度低的特点，可以大大减轻钢构件的重量，得到广泛的关注，其应用范围广泛，遍及汽车、海洋工程、冶金、化工、轻工等诸多领域，其中在汽车行业使用最为突出，轻质材料可以显著提高汽车等运输系统的性能，同时降低油耗和废气排放。
为了保证汽车的碰撞安全性，在减小汽车材料密度的同时，还需要保证汽车钢材的强度，但钢材密度减小的同时，往往会导致钢材强度的降低。因此，现有的轻质钢无法兼顾低密度与高强度的双重要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含锰高强低密度钢，本发明提供的含锰高强低密度钢具有强度高、密度小的特点。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种含锰高强低密度钢，以质量百分含量计，包括以下元素组分：
C 1.2～1.6％，Al 8～11％，Mn 25～28％，Cu 0.5～1％，Ni 1.25～2.5％，余量的Fe和不可避免的杂质元素。
本发明还提供了上述技术方案所述含锰高强低密度钢的制备方法，包括以下步骤：
将含锰高强高密度钢的原料依次进行熔炼和浇铸，得到合金铸锭；
将所述合金铸锭依次进行热锻处理和均匀化处理，得到均匀化合金锻料；
将所述均匀化合金锻料依次进行热轧和固溶处理，得到合金板坯；
将所述合金板坯依次进行冷轧、退火和时效处理，得到所述含锰高强低密度钢。
优选的，所述热锻处理的温度为1080～1150℃，保温时间为30～50min。
优选的，所述均匀化处理的温度为1050～1150℃，保温时间为60～120min。
优选的，所述热轧的温度为1000～1150℃，轧程道次为6～8次，总变形量为70～75％。
优选的，所述固溶处理的温度为1000～1100℃，保温时间为60～120min。
优选的，所述冷轧的温度为18～40℃，轧程道次为15～20次，总变形量为65～75％。
优选的，所述退火的温度为750～900℃，保温时间为1～15min。
优选的，所述时效处理的温度为500～600℃，保温时间为2～12h。
本发明还提供了上述技术方案所述含锰高强低密度钢或上述技术方案所述制备方法制备的含锰高强低密度钢作为汽车材料在汽车领域的应用。
本发明提供了一种含锰高强低密度钢，以质量百分含量计，包括以下元素组分：C1.2～1.6％，Al 8～11％，Mn 25～28％，Cu 0.5～1％，Ni 1.25～2.5％，余量的Fe和不可避免的杂质元素。在本发明中，C元素有利于提高合金钢中奥氏体的稳定性及奥氏体的回复动力，扩大奥氏体相区具有的间隙固溶强化作用，C固溶于奥氏体中能提高钢的强度和耐磨性，此外，每添加1％的C，合金钢的密度下降0.41g/cm3；Al元素可以在降低钢的平均摩尔质量的同时增加钢的摩尔体积，有利于降低合金钢的密度，此外，每添加1％的Al，合金钢的密度下降0.101g/cm3；Mn元素的添加可扩大奥氏体相区，提高室温下残留奥氏体的含量及合金的层错能，降低Ms点，且具有固溶强化作用；Cu元素是奥氏体形成元素，又是非碳化合物形成元素，铜的固溶有利于增加组织的稳定性，在时效时可以有析出，有利于进一步提高合金钢强度；Ni元素对奥氏体的稳定性有重要影响，有利于促进合金钢中脆硬相的形成，从而提高合金钢的强度；Cu和Ni作为微合金化元素，有利于提高合金钢的力学性能。本发明在特定的元素配比共同作用下，降低了合金钢的密度，同时保证并提高了合金钢的强度。
实施例测试结果表明，本发明提供的含锰高强低密度钢的屈服强度为1135.97～1276.31MPa，抗拉强度为1289.67～1452.13MPa，具有高的屈服强度和抗拉强度，体现了良好的力学性能；密度为6.69～6.72g/cm3，具有低的密度，体现了质轻的特点。
本发明还提供了一种含锰高强低密度钢的制备方法，包括以下步骤：将含锰高强高密度钢的原料依次进行熔炼和浇铸，得到合金铸锭；将所述合金铸锭依次进行热锻处理和均匀化处理，得到均匀化合金锻料；将所述均匀化合金锻料依次进行热轧和固溶处理，得到合金板坯；将所述合金板坯依次进行冷轧、退火和时效处理，得到所述含锰高强低密度钢。在本发明中，均匀化处理使热锻后的合金铸态组织更加均匀，有利于消除元素偏析；退火使冷轧后的合金钢再结晶，有利于消除冷轧加工硬化，恢复塑形。本发明提供的制备方法步骤简单，易于操作。
附图说明
图1为实施例1所得含锰高强低密度钢的金相光学显微图；
图2为实施例2所得含锰高强低密度钢的金相光学显微图；
图3为实施例3所得含锰高强低密度钢的金相光学显微图。
具体实施方式
本发明提供了一种含锰高强低密度钢，以质量百分含量计，包括以下元素组分：
C 1.2～1.6％，Al 8～11％，Mn 25～28％，Cu 0.5～1％，Ni 1.25～2.5％，余量的Fe和不可避免的杂质元素。
本发明对所述Fe和不可避免的杂质的具体含量没有特殊要求，能使各组分含量之和达到100％即可。
在本发明中，以质量百分含量计，所述含锰高强低密度钢包括1.2～1.6％的C，优选为1.3～1.6％，更优选为1.3～1.5％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述含锰高强低密度钢包括8～11％的Al，优选为8.5～10.5％，更优选为9～10％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述含锰高强低密度钢包括25～28％的Mn，优选为25.5～27.5％，更优选为26～27％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述含锰高强低密度钢包括0.5～1％的Cu，优选为0.55～0.95％，更优选为0.6～0.9％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述含锰高强低密度钢包括1.25～2.5％的Ni，优选为1.5～2.25％，更优选为1.5～2％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述含锰高强低密度钢包括余量的Fe和不可避免的杂质元素。在本发明中，所述杂质元素优选包括S和/或P。
本发明还提供了上述技术方案所述含锰高强低密度钢的制备方法，包括以下步骤：
将含锰高强高密度钢的原料依次进行熔炼和浇铸，得到合金铸锭；
将所述合金铸锭依次进行热锻处理和均匀化处理，得到均匀化合金锻料；
将所述均匀化合金锻料依次进行热轧和固溶处理，得到合金板坯；
将所述合金板坯依次进行冷轧、退火和时效处理，得到所述含锰高强低密度钢。
本发明将含锰高强高密度钢的原料依次进行熔炼和浇铸，得到合金铸锭。
本发明将含锰高强高密度钢的原料金相熔炼，得到钢液。
本发明对所述高强低密度钢的原料没有特殊限定，能够得到所需的元素组分配比即可。在本发明的实施例中，所述高强低密度钢的原料优选为碳、铝、锰、镍、铜和铁，其中，铝优选为铝棒，所述铝棒的直径优选为25mm；铁优选为铁棒，所述铁棒的直径优选为25mm；其他原料均优选为块状，本发明对块状的体积大小无特殊要求，采用市售产品即可。
本发明在进行熔炼之前优选对原料进行清洗，所述清洗优选包括依次进行的丙酮洗涤和酒精洗涤。在本发明中，所述丙酮洗涤和酒精洗涤的方式优选为超声清洗；本发明对所述超声的频率没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的频率即可。在本发明中，所述酒精优选为工业酒精。在本发明中，所述丙酮洗涤能够去除原料表面的油污杂质，所述酒精洗涤可除去原料表面残留的丙酮溶液，且经酒精挥发获得干燥的原料。
在本发明中，所述熔炼优选为真空感应熔炼。在本发明中，所述熔炼的设备优选为真空感应炉；所述真空感应炉中的坩埚优选为镁砂坩埚。在进行熔炼之前，本发明优选对真空感应炉中的镁砂坩埚进行清理，本发明对镁砂坩埚的清理方式无特殊要求，以能够将镁砂坩埚中残留物清除干净为准。
在本发明中，所述熔炼优选包括以下步骤：
将原料中的Al、Mn、Fe依次放在真空感应炉中的镁砂坩埚中，将原料中的Ni、Cu和C放在真空感应炉的二次加料斗中；
将真空感应炉抽真空后，向真空感应炉中充入保护气体至熔炼压强，在熔炼压强条件下依次进行第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼，而后将二次加料斗中的原料加入镁砂坩埚中，进行第四熔炼，得到钢液。
在本发明中，所述抽真空后真空感应炉中的压强优选为0.009～0.02MPa。在本发明中，所述保护气体优选为氩气。在本发明中，所述氩气的纯度优选≥99.9％。在本发明中，所述熔炼压强优选为0.03～0.06MPa。在本发明中，所述第一熔炼的功率优选为5kW，时间优选为5～10min。在本发明中，所述第二熔炼的功率优选为10kW，时间优选为5～10min。在本发明中，所述第三熔炼的功率优选为20kW，时间优选为10～15min。在本发明中，所述第四熔炼的功率优选为40kW，时间优选为20～30min。在所述熔炼过程中，本发明优选将熔炼的金属液沿着一个方向进行搅拌，有利于使钢液内各组分更加均匀；本发明对所述搅拌的速率没有特殊限定，以能够提高钢液内各组分均匀性为准。
得到钢液后，本发明对所述钢液进行浇铸，得到合金铸锭。本发明对所述浇铸没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的浇铸即可，具体的，如将钢液倒入模具中自然冷却至室温，得到合金铸锭。
得到合金铸锭后，本发明将所述合金铸锭进行热锻处理，得到合金锻料。
在本发明中，所述热锻处理优选为在热锻温度下进行保温后进行锻锤锻造。在本发明中，所述热锻处理的温度优选为1080～1150℃，更优选为1090～1140℃；保温时间优选为30～50min，更优选为35～45min。在本发明中，升温至热锻处理温度的升温速率优选为10～15℃/min，更优选为11～14℃/min。在本发明中，所述热锻处理中保温阶段的设备优选为马弗炉；在本发明的实施例中，所述马弗炉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，所述热锻处理优选采用150Kg的锻锤进行锻造，所述锻造的次数优选为5～6次。本发明对所述合金锻料的形状无特殊要求，采用本领域技术人员熟知的合金锻料的形状即可；在本发明的实施例中，所述合金锻料优选为直径为60mm的圆棒。
得到合金锻料后，本发明将所述合金锻料进行均匀化处理，得到均匀化合金锻料。
在本发明中，所述均匀化处理优选包括以下步骤：将所述合金锻料于均匀化处理的温度条件下进行保温，然后依次进行淬火和冷却。
在本发明中，所述均匀化处理的温度优选为1050～1150℃，更优选为1080～1140℃；保温时间优选为60～120min，更优选为70～110min。在本发明中，所述淬火优选为水淬；所述水淬的温度优选为室温。在本发明中，所述冷却后的温度优选为室温；本发明对所述冷却的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可，具体的，如自然冷却。
得到均匀化合金锻料后，本发明将所述均匀化合金锻料进行热轧，得到热轧板坯。
在本发明中，所述热轧的温度优选为1000～1150℃，更优选为1040～1120℃。在本发明中，升温至热轧温度的升温速率优选为10～15℃/min，更优选为11～14℃/min。在本发明中，所述热轧的设备优选为双辊轧机。
在发明中，进行热轧处理之前优选将均匀化合金锻料依次进行切割和保温。在本发明中，所述切割所得的钢块的尺寸优选为60mm×20mm×20mm；本发明将所述均匀化合金锻料切割成一定尺寸的钢块，便于轧制设备的使用。在本发明中，所述保温的温度优选为热轧的温度，时间优选为0.5～1h，更优选为0.5～0.9h。在本发明中，所述保温的设备优选为马弗炉；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。本发明通过将钢块在热轧的温度下进行保温，使钢块各部分的温度均匀。本发明优选将保温处理后的钢块迅速取出，在双棍轧机中进行热轧，避免热轧钢块试样脱离马弗炉后产生温降。
在本发明中，所述热轧处理优选为多道次轧制变形，所述多道次轧制变形过程中每道次压下量优选为1.0～3.0mm，更优选为1.5～2.5mm。在本发明中，所述热轧的总变形量优选为70～75％，更优选为71～74％。在本发明中，所述热轧中轧程道次优选为6～8次。本发明优选在每道次轧制后将热轧试样放入马弗炉中加热至热轧处理温度，在所述热轧温度条件下进行保温再进行下一道次轧制；所述保温的时间优选为5～10min。
得到热轧板坯后，本发明将所述热轧板坯进行固溶处理，得到合金板坯。
在本发明中，所述固溶处理的温度优选为1000～1100℃，更优选为1020～1080℃；保温时间优选为60～120min，更优选为70～110min。固溶处理后，本发明优选对固溶处理产物在室温条件下进行水淬，直至试样冷却至室温。
得到合金板坯后，本发明将所述合金板坯进行冷轧，得到冷轧板坯。
在本发明中，所述冷轧的温度优选为18～40℃，更优选为18～25℃。在本发明中，所述热轧的设备优选为双辊轧机。
在本发明中，所述冷轧优选为多道次多道次轧制变形，所述多道次轧制变形过程中每道次压下量优选为0.05～0.5mm，更优选为0.1～0.4mm。在本发明中，所述冷轧的总变形量优选为65～75％，更优选为68～72％。在本发明中，所述冷轧中轧程道次优选为15～20次，更优选为16～19次。在本发明中，所述冷轧使合金板坯内部产生大量的位错，滑移中大量位错缠，从而有利于提高冷轧板坯的力学性能。
得到冷轧板坯后，本发明将所述冷轧板坯进行退火，得到退火板坯。
在本发明中，所述退火的具体步骤为将所述冷轧板坯升温至退火温度，保温后降温至室温。在本发明中，升温至退火温度的速率优选为10～15℃/min，更优选为10～13℃/min，最优选为10℃/min。在本发明中，所述退火的温度优选为750～900℃，更优选为800～850℃；保温时间优选为1～15min，更优选为3～12min。在本发明中，由退火温度降温至室温的方式优选为空冷；本发明对所述空冷的降温速率没有特殊限定，以本领域技术人员熟知的空冷降温速率即可，具体的，如10℃/min。
本发明通过退火，使冷轧所得合金钢再结晶，有利于消除冷轧加工硬化，恢复塑形。
得到退火板坯后，本发明将所述退火板坯进行时效处理，得到所述含锰高强低密度钢。
在本发明中，所述时效处理的温度优选为500～600℃，更优选为520～580℃；保温时间优选为2～12h，更优选为4～10h。在本发明中，升温至时效处理温度的升温速率优选为10～15℃/min，更优选为11～14℃/min。在本发明中，所述时效处理的设备优选为马弗炉；在本发明的实施例中，所述马弗炉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。
本发明还提供了上述技术方案所述含锰高强低密度钢或上述技术方案所述制备方法制备的含锰高强低密度钢作为汽车材料在汽车领域的应用。
在本发明中，所述应用优选为将所述含锰高强低密度钢用于汽车的结构材料用钢。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种含锰高强低密度钢及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按质量百分含量计，取碳1.0％，锰25％，铝棒10％，铜0.5％，镍1.25％，余量为直径为25mm的铁棒；
将上述原料先后在丙酮和酒精中进行超声波清洗处理后，将原料中的铝棒、锰、铁棒放在真空感应炉中的镁砂坩埚中，将原料中的铜、镍和碳放在真空感应炉的二次加料斗中；将真空感应炉抽真空至真空度为0.02MPa后向真空感应炉中充入高纯氩气至真空度为0.03MPa；然后将真空感应炉的功率设定为5kW，加热6min后，将真空感应炉的功率设定为10kW，加热6min，再将真空感应炉的功率设定为20kW，加热12min后将二次加料斗中的原料倒入镁砂坩埚中，再将真空感应炉的功率设定为40kW，加热25min，得到钢液；将所得钢液倒入模具中自然冷却至室温，得到合金铸锭；
将所得合金铸锭置于马弗炉中，按照10℃/min的升温速率升温至1120℃，保温40min后采用150kg的锻锤进行锻造，锻造5次得到直径为60mm的圆棒状的合金锻料；
将直径为60mm的合金锻料置于温度为1150℃的马弗炉中保温30min后水淬至室温，得到均匀化合金锻料；
将所述均匀化合金锻料切割为60mm×20mm×20mm的钢块，然后将钢块放入马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至1050℃，保温0.5h后将物料迅速取出进行第一次热轧制；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10min，进行第二次热轧制，重复该操作6次，获得厚度为5mm的热轧板坯，其中每道次压下量为0.27mm，热轧处理的总变形量为75％；
得到热轧板坯后，在1050℃温度下保温120min进行固溶处理，然后进行水淬，待冷却至常温后取出，得到合金板坯；
将所得合金板坯在双辊轧机上进行18次冷轧处理，得到厚度为1.5mm的冷轧板坯，冷轧处理的总变形量为70％，其中每道次压下量为0.05～0.1mm；
将冷轧板坯放入马弗炉中，以10℃/min的速率升温至850℃，保温5min后，空冷至室温进行退火，得到退火板坯；
将所得退火板坯以10℃/min的升温速率升温至600℃后保温4h进行时效处理，得到所述含锰高强低密度钢。
实施例2
按质量百分含量计，取碳1.2％，锰25％，铝棒10％，铜0.8，镍2％，余量为直径为25mm的铁棒；
将上述原料先后在丙酮和酒精中进行超声波清洗处理后，将原料中的铝、锰、铁放在真空感应炉中的镁砂坩埚中，将原料中的铜、镍和碳放在真空感应炉的二次加料斗中；将真空感应炉抽真空至真空度为0.02MPa后向真空感应炉中充入高纯氩气至真空度为0.03MPa；将真空感应炉的功率设定为5kW，加热6min后，将真空感应炉的功率设定为10kW，加热6min，再将真空感应炉的功率设定为20kW，加热12min后将二次加料斗中的原料倒入镁砂坩埚中，再然后将真空感应炉的功率设定为40kW，加热25min，得到钢液；将钢液倒入模具中自然冷却至室温，得到合金铸锭；
将所得合金铸锭置于马弗炉中，按照10℃/min的升温速率升温至1120℃，保温40min后采用150kg的锻锤进行锻造，锻造5次得到直径为60mm的圆棒状的合金锻料；
将直径为60mm的合金锻料置于温度为1150℃的马弗炉中保温60min后水冷至室温，得到均匀化合金锻料；
将所述均匀化合金锻料切割为60mm×20mm×20mm的钢块，然后将钢块放入马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至1050℃，保温0.5h后将物料迅速取出进行第一次热轧制；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10min，进行第二次热轧制，重复该操作6次，获得厚度为5mm的热轧板坯，其中每道次压下量为0.27mm，热轧处理的总变形量为75％；将所得热轧板坯在1050℃温度下保温120min进行固溶处理，然后进行水淬，待冷却至常温后取出，得到合金板坯；
将所得合金板坯在双辊轧机上进行18次冷轧处理，得到厚度为1.5mm的冷轧板坯，冷轧处理的总变形量为70％，其中每道次压下量为0.05～0.1mm；
将冷轧板坯放入马弗炉中，以10min℃/min的速率升温至850℃，保温5min后，空冷至室温进行退火，得到退火板坯；
将所得退火板坯放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至600℃后保温8h，得到所述含锰高强低密度钢。
实施例3
按质量百分含量计，取碳1.0％，锰25％，铝棒10％，铜1％，镍2.5％，余量为直径为25mm的铁棒；
将上述原料先后在丙酮和酒精中进行超声波清洗处理后，将原料中的铝、锰、铁放在真空感应炉中的镁砂坩埚中，将原料中的铜、镍和碳放在真空感应炉的二次加料斗中；将真空感应炉抽真空至真空度为0.02MPa后向真空感应炉中充入高纯氩气至真空度为0.03MPa；将真空感应炉的功率设定为5kW，加热6min后，将真空感应炉的功率设定为10kW，加热6min，再将真空感应炉的功率设定为20kW，加热12min后将二次加料斗中的原料倒入镁砂坩埚中，再然后将真空感应炉的功率设定为40kW，加热25min，得到钢液；
将钢液倒入模具中自然冷却至室温，得到合金铸锭；
将所得合金铸锭置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至1120℃，保温40min后采用150kg的锻锤进行锻造，经过锻造5次得到直径为60mm的圆棒状的合金锻料；
将直径为60mm的合金锻料置于温度为1150℃的马弗炉中保温60min后水冷至室温，得到均匀化合金锻料；
将所得均匀化合金锻料切割为60mm×20mm×20mm的钢块，然后将钢块放入马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至1050℃，保温0.5h后将物料迅速取出进行第一次热轧制；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10min，进行第二次热轧制，重复该操作6次，获得厚度为5mm的热轧板坯，其中每道次压下量为0.27mm，热轧处理的总变形量为75％；
将所得热轧板坯在1050℃温度下保温120min进行固溶处理，然后进行水淬，待冷却至常温后取出，得到合金板坯；
将所得合金板坯在双辊轧机上进行18冷轧处理，得到厚度为1.5mm的冷轧板坯，冷轧处理的总变形量为70％，其中每道次压下量为0.05～0.1mm；
将冷轧板坯放入马弗炉中，以10℃/min的速率升温至850℃，保温5min后，空冷至室温进行退火，得到退火板坯；
将退火板坯放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至600℃后保温8h，得到所述含锰高强低密度钢。
对比例1
对比例合金来源于文献“李俊澎,杜鑫,崔烨,张洋,张静,张中武.固溶处理对轻量高锰钢组织及力学性能的影响[J].金属热处理,2018,43(07):109-114.”。
按照GBT228-2002，采用型号为Instron5982的万能材料试验机对实施例1～3所得含锰高强低密度钢和对比例1提供的高锰钢进行测试，所得测试结果见表1；特别说明，对比例1所述文献并未提供唯一处理参数的技术方案，本申请以该文献直接提供的效果数据为性能对比数据。
表1实施例1～3所得含锰高强低密度钢和对比例1的高锰钢的性能测试结果
Figure BDA0002670896700000111
Figure BDA0002670896700000121
由表1可见，本发明提供的含锰高强低密度钢的屈服强度为1135.97～1276.31MPa，相对于对比例1提供的高锰钢，屈服强度提高了119.12～146.19％，具有高的屈服强度；本发明提供的含锰高强低密度钢的抗拉强度为1289.67～1452.13MPa，相对于对比例1提供的高锰钢，抗拉强度提高了49.74～68.60％，具有高的抗拉强度，体现了良好的力学性能；本发明提供的含锰高强低密度钢的密度为6.69～6.72g/cm3，相对于对比例1提供的高锰钢，密度降低了3.72～4.15％。由此可见，本发明提供的含锰高强低密度钢具有良好的力学性能和较低的密度，作为轻质合金钢，具有极大的应用潜力。
对实施例1～3所得含锰高强低密度钢的金相组织进行显微观察，所得观察图见图1～3，其中，图1为实施例1所得含锰高强低密度钢的金相光学显微图；图2为实施例2所得含锰高强低密度钢的金相光学显微图；图3为实施例3所得含锰高强低密度钢的金相光学显微图。由图1～3可见，本发明提供的含锰高强低密度钢的金相主要为奥氏体相，晶粒大小约为15～20μm，与对比例1相比，晶粒有了明显的细化，根据Hall-Petch公式可知，随着晶粒的细化，钢材料的抗拉强度增强，也解释了本发明提供的含锰高强低密度钢相对对比例1具有更高的抗拉强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含锰高强低密度钢，以质量百分含量计，包括以下元素组分：
C 1.2～1.6％，Al 8～11％，Mn 25～28％，Cu 0.5～1％，Ni 1.25～2.5％，余量的Fe和不可避免的杂质。
2.权利要求1所述含锰高强低密度钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原料依次进行熔炼和浇铸，得到合金铸锭；
将所述合金铸锭依次进行热锻处理和均匀化处理，得到均匀化合金锻料；
将所述均匀化合金锻料依次进行热轧和固溶处理，得到合金板坯；
将所述合金板坯依次进行冷轧、退火和时效处理，得到所述含锰高强低密度钢。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热锻处理的温度为1080～1150℃，保温时间为30～50min。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理的温度为1050～1150℃，保温时间为60～120min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热轧的温度为1000～1150℃，轧程道次为6～8次，总变形量为70～75％。
6.根据权利要求2或5所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为1000～1100℃，保温时间为60～120min。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧的温度为18～40℃，轧程道次为15～20次，总变形量为65～75％。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为750～900℃，保温时间为1～15min。
9.根据权利要求2或8所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为500～600℃，保温时间为2～12h。
10.权利要求1所述含锰高强低密度钢或权利要求2～9任一项所述制备方法制备的含锰高强低密度钢作为汽车材料在汽车领域的应用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113025794A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 北京理工大学 一种提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢强度的方法
CN114164377A (zh) * 2022-02-11 2022-03-11 北京科技大学 耐蚀低密度钢及其制备方法
CN114774806A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 燕山大学 一种高强韧轻质钢板及其制备方法和应用
CN114807772A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 燕山大学 一种时效强化的高强韧轻质钢及其制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108018494A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 安徽工业大学工商学院 一种提高低密度钢强塑性的退火工艺及低密度钢的生产方法
CN109154049A (zh) * 2016-05-24 2019-01-04 安赛乐米塔尔公司 经冷轧和退火的钢板、其制造方法以及这样的钢用以制造车辆部件的用途
JP2019178352A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 シチズン時計株式会社 Ｆｅ−Ｍｎ合金およびＦｅ−Ｍｎ合金の製造方法
CN111270158A (zh) * 2020-03-13 2020-06-12 燕山大学 一种低密度耐腐蚀钢及其制备方法和应用
CN111349865A (zh) * 2020-03-13 2020-06-30 燕山大学 一种含铝高强低密度钢及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109154049A (zh) * 2016-05-24 2019-01-04 安赛乐米塔尔公司 经冷轧和退火的钢板、其制造方法以及这样的钢用以制造车辆部件的用途
CN108018494A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 安徽工业大学工商学院 一种提高低密度钢强塑性的退火工艺及低密度钢的生产方法
JP2019178352A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 シチズン時計株式会社 Ｆｅ−Ｍｎ合金およびＦｅ−Ｍｎ合金の製造方法
CN111270158A (zh) * 2020-03-13 2020-06-12 燕山大学 一种低密度耐腐蚀钢及其制备方法和应用
CN111349865A (zh) * 2020-03-13 2020-06-30 燕山大学 一种含铝高强低密度钢及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
崔庢: "《钢铁材料及有色金属材料》", 31 August 1981, 机械工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113025794A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 北京理工大学 一种提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢强度的方法
CN113025794B (zh) * 2021-03-09 2022-02-15 北京理工大学 一种提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢强度的方法
CN114164377A (zh) * 2022-02-11 2022-03-11 北京科技大学 耐蚀低密度钢及其制备方法
CN114774806A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 燕山大学 一种高强韧轻质钢板及其制备方法和应用
CN114807772A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 燕山大学 一种时效强化的高强韧轻质钢及其制造方法

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