[发明专利]一种高强高硬低密度钢及其制备方法和应用

说明书

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高强高硬低密度钢及其制备方法和应用。本发明提供的高强高硬低密度钢，由高强低密度钢依次经渗氮和退氮处理得到，所述高强低密度钢包括以下质量百分含量的组分：C 0.7～1.8％，Al 8～12％，Si 0.3～0.9％，Mn 25～34％，Cr 0.3～1.2％，V 0.1～0.7％，Ti 0.1～0.8％，Mo 0.7～1.3％，余量为Fe和不可避免的杂质。由实施例结果可知，本发明获得的高强高硬低密度钢的屈服强度为870.21～1077.36MPa，抗拉强度为950.35～1127.7MPa，硬度为62～68HRC；密度为6.63～7.19g/cm³。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高强高硬低密度钢及其制备方法和应用。

背景技术

随着国家科学技术的发展，绿色和高效已成为主旋律。从合金材料方面来讲，降低合金材料的密度不仅能降低合金材料的成本，更能促进科技绿色化发展。几乎所有传动机构都需轴这种部件，在不改变尺寸的情况下，降低轴类合金材料的密度是降低轴类零部件重量最有效的方法之一；降低轴类合金材料的密度，不仅能降低零件的整体质量，更能提高传动机构的传动效率，从而达到节省能源的目的。鉴于轴构件的作用，在降低密度的同时还需要保证材料的强度和硬度，现有的提高合金材料硬度的方法通常是在合金材料表面通过相变的方式形成硬度较高的马氏体以提高轴类合金材料的硬度，满足轴类合金材料表面耐磨的需要。但是低密度钢中添加的Al元素，提高了合金钢的层错能，使得低密度钢难以发生马氏体相变。如何在降低合金钢密度的同时保证合金钢的强度和硬度是亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供了一种高强高硬低密度钢及其制备方法和应用，本发明提供的高强高硬低密度钢具有较低的密度，较高的屈服强度、抗拉强度和洛氏硬度。

本发明提供了一种高强高硬低密度钢，由高强低密度钢依次经渗氮和退氮处理得到，所述高强低密度钢包括以下质量百分含量的元素组分：C 0.7～1.8％，Al 8～12％，Si0.3～0.9％，Mn 25～34％，Cr 0.3～1.2％，V 0.1～0.7％，Ti 0.1～0.8％，Mo 0.7～1.3％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选的，所述渗氮处理的温度为570～580℃，时间为47～50h，升温至所述渗氮处理温度的升温速率为10～20℃/min；所述退氮处理的温度为620～630℃，时间为2～4h，升温至所述退氮处理温度的升温速率为5～10℃/min。

本发明还提供了上述技术方案所述高强高硬低密度钢的制备方法，包括以下步骤：

1)将高强低密度钢的原料进行熔炼，得到合金铸锭；

2)将所述合金铸锭进行热锻处理，得到合金锻料；

3)将所述合金锻料进行水韧处理，得到水韧合金锻料；

4)将所述水韧合金锻料依次进行热轧处理和固溶处理，得到合金板坯；

5)将所述合金板坯进行冷轧处理，得到冷轧合金板坯；

6)将所述冷轧合金板坯进行时效处理，得到高强低密度钢；

7)将所述高强低密度钢依次进行渗氮处理和退氮处理，得到高强高硬低密度钢。

优选的，步骤5)中所述冷轧处理为多道次轧制变形，所述冷轧处理的总变形量为50～60％。

优选的，步骤2)中所述热锻处理的温度为1050～1100℃，时间为20～30min。

优选的，步骤3)中所述水韧处理的温度为1050～1100℃，时间为25～30min。

优选的，步骤4)中所述热轧处理的温度为1000～1120℃，所述热轧处理为多道次轧制变形，所述热轧处理的总变形量为60～65％。