[发明专利]一种Fe-Mn-Al-C系高强度低密度钢及其制备方法

权利要求书

1.一种Fe-Mn-Al-C系高强度低密度钢，其特征在于低密度钢包括以下质量百分含量的元素组分：C 1.0~2.0%，Mn25.03~40%，Al 10.12~14%，2%≤Ni+Cr≤15%，余量为Fe；

低密度钢的制备方法包括冶炼、凝固铸造、热加工锻/轧和固溶处理；

低密度钢的组织为均匀的奥氏体基体加一定含量的其它相，为DO3相、B2相、铁素体、κ型碳化物中的一种或几种；

低密度钢的性能为：密度6.0~6.57g/cm³，屈服强度≥1030MPa，抗拉强度≥1055MPa，断后延伸率≥7.5%。

2.根据权利要求1所述的高强度低密度钢，其特征在于，低密度钢元素组分：C 1.2~1.5%，Mn 25~35%，Al 10~12%，Ni5~7%，Cr≤2%，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的高强度低密度钢，其特征在于，低密度钢元素组分：C 1.2~1.8%，Mn 30~40%，Al 12~14%，Cr 5~7%，Ni≤2%，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的一种Fe-Mn-Al-C系高强度低密度钢，其特征在于：钢中另加以下一种或多种元素（质量百分含量），进一步提高钢的性能：Mo 0.1~1.0%，Si 0.2~2.0%，Cu0.5~2.5%，B 0.001~0.005%，Nb 0.05~0.5%，Ti 0.02~0.5%，V 0.02~0.35%，RE 0.001~0.005%，Ca 0.005~0.025%。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种Fe-Mn-Al-C系高强度低密度钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）冶炼：通过转炉、电炉或感应熔炼炉按照目标成分冶炼高强度低密度钢；

（2）凝固铸造：将步骤（1）中得到的钢液注入模具中凝固，可采用连铸生产铸坯或模铸生产铸锭；

（3）热加工锻/轧：将步骤（2）中得到的铸坯或铸锭开坯后加热保温1~20h，保温温度为1050~1250℃，然后通过热锻或者热轧至目标形状，需保证锻造比≥ 1.5或轧制总压缩比≥50%，最终热变形温度≥900℃，之后冷却至室温；

（4）固溶处理：将步骤（3）中得到的热加工态钢在1100~1200℃的温度范围内固溶处理10min~6h，然后冷却至室温。

6.根据权利要求5所述的一种Fe-Mn-Al-C系高强度低密度钢的制备方法，其特征在于：步骤（4）制得的固溶处理态钢进一步时效处理，进一步提高钢的强度，时效处理温度为400~600℃，时效处理时间为5min~3h。

7.根据权利要求5所述的一种Fe-Mn-Al-C系高强度低密度钢的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中冶炼完成的金属也进一步加工为粉体，并通过注塑成型工艺制备成电子产品用零部件，包括以下步骤：

（1）制粉和烧结：将冶炼完成的金属在惰性气氛下气雾化制粉或通过等离子旋转电极的方法获得粉体，将所获粉体根据器件形状布粉、振实和成型后，在保护性气氛下加热至1100~1400℃的温度范围内烧结5min~5h；

（2）热处理工艺：在上述粉体固化成型和烧结完成后，将烧结件加热至1100~1200℃的温度范围内固溶处理10min~6h，然后冷却至室温。

8.根据权利要求7所述的一种Fe-Mn-Al-C系高强度低密度钢的制备方法，其特征在于：步骤（2）制得的固溶处理态钢进一步时效处理，进一步提高钢的强度，时效处理温度为400~600℃，时效处理时间为5min~3h。