[发明专利]一种多角度晶界纯铁材料及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种多角度晶界纯铁材料及其制备方法。本发明提供了一种多角度晶界纯铁材料的制备方法，包括以下步骤：将铸态纯铁棒料依次进行预处理、塑变处理和去应力处理，得到初级纯铁材料；所述初级纯铁材料的表面粗糙度≤0.8μm，塑变处理后所得材料的横向应变率≥30％；将所述初级纯铁材料依次进行二维延展变形处理和淬冷处理，得到所述多角度晶界纯铁材料。本发明提供的制备方法有利于同时提高纯铁材料的强度、硬度和塑性。实验结果表明，由本发明提供的方法得到的多角度晶界纯铁材料硬度达36.2HRC，拉伸强度达855MPa，伸长率达49.3％，断裂韧性达48.9MPa·m^1/2。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种多角度晶界纯铁材料及其制备方法。

背景技术

纯铁材料具有优良的延展性和塑性，容易锻造和焊接。但受到铸态纯铁材料本征结构的限制，纯铁材料强度、硬度性能较低，难以推广应用。

现有的纯铁性能强化方法(如微合金化合单一塑变热处理)均难以有效协调纯铁材料强度(或硬度)与塑性的关系，主要因为其显微组织调节局限，其中微合金化由于过度合金强化、弥散强化效应，降低了材料塑性，并且不符合材料素化思想；单一塑变热处理对组织调节有限，效果一般。

简言之，现有技术优化纯铁材料的微观组织结构效果欠佳，无法兼顾同时提高纯铁材料的强度、硬度和塑性性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多角度晶界纯铁材料的制备方法，由本发明提供的制备方法得到的多角度晶界纯铁材料，具有强度和硬度高同时塑性优良的特点；本发明还提供了一种多角度晶界纯铁材料。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多角度晶界纯铁材料的制备方法，包括以下步骤：

将铸态纯铁棒料依次进行预处理、塑变处理和去应力处理，得到初级纯铁材料；所述初级纯铁材料的表面粗糙度≤0.8μm，塑变处理后所得材料的横向应变率≥30％；

将所述初级纯铁材料依次进行二维延展变形处理和淬冷处理，得到所述多角度晶界纯铁材料。

优选的，所述预处理包括依次进行的去锈处理和防氧化处理。

优选的，所述去锈处理为高能粒子束轰击；所述高能粒子束轰击中，粒子源为一氧化碳等离子体，电源功率为2.6～4.3kW，时间为12～18min。

优选的，所述防氧化处理为烘烤处理；所述烘烤处理中，烘烤蒸汽为氢氧化钾蒸汽，蒸汽温度为710～790℃，烘烤时间为6～11min。

优选的，所述塑变处理和去应力处理用设备为双向高压扭转并感应回复系统；所述快速塑变处理和去应力处理的条件包括：扭转力为800～1240MPa，反向扭转周期为36～67s，扭转速率为7～12rpm，感应加热温度为780～860℃，单次加热时间为6～11s，加热间隔时间为2～4s，加热次数为12～17次。

优选的，所述二维延展变形处理为微曲面锻锤；所述二维延展变形处理的条件包括：有效锤击力为320～410MPa，同位置锤击次数为3～6次。

优选的，所述淬冷处理为双喷淬冷；所述淬冷处理的条件包括：淬冷温度为760～910℃，淬冷介质为去离子水，淬冷介质的温度为65～75℃。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的多角度晶界纯铁材料。

优选的，所述多角度晶界纯铁材料的硬度≥33HRC，拉伸强度≥830MPa，伸长率≥47％，断裂韧性≥47.5MPa·m^1/2。