[发明专利]一种提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢强度的方法

说明书

本发明涉及一种提高Fe‑Mn‑Al‑C系低密度钢强度的方法，属于金属材料技术领域。所述方法步骤包括：首先对Fe‑Mn‑Al‑C系钢件进行固溶处理然后进行轧制变形处理，轧制压下量为20％‑70％，终轧温度为500‑850℃；最后于350‑600℃保温0.5‑3h进行时效处理，时效处理结束后于空气中冷却至室温，得到一种低密度高强度Fe‑Mn‑Al‑C系钢。本发明所述方法得到的Fe‑Mn‑Al‑C系低密度高强度钢的屈服强度达1370‑1900MPa，实现超高强度水平，同时延伸率保持在8％以上。

技术领域

本发明涉及一种提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢强度的方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

为提高燃油效率和减少CO₂排放，车身轻量化已经成为汽车行业发展的重要趋势。Fe-Mn-Al-C系钢凭借其优异的强塑性匹配和低密度特性，被认为是可用于实现车身轻量化的最具潜力的钢材之一。目前这类钢的抗拉强度普遍能达到800-1300MPa的水平，密度(7g/cm³)较传统钢材降幅超过10％，表现出极大的应用前景。

现有技术中，Fe-Mn-Al-C系低密度高强度钢的热处理工艺来一般为固溶+时效处理，其目的主要在于首先通过固溶处理形成过饱和的固溶体，再通过后续的时效处理使纳米尺寸的κ-碳化物充分析出以提供显著的析出强化，这也是这类钢高强度的主要来源。但是，时效处理往往需要耗费大量时间，比如大多需要5个小时甚至更长的时间才能达到较高的强度水平，这显然不利于生产效率的提高。此外，由于长时间的时效，在晶界处也可能会形成κ-碳化物以及其他第二相如β-Mn等，均对抗拉性能非常不利。即单一的通过调控κ-碳化物提高析出强化已很难再实现性能的进一步改善。而随着车身轻量化的不断发展，对材料性能的要求势必也会不断提高，因此，亟需结合新的手段进一步提高目前Fe-Mn-Al-C系低密度钢的强度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢强度的方法，通过对所述Fe-Mn-Al-C系钢在时效前进行轧制变形处理，制备得到的Fe-Mn-Al-C系钢的屈服强度超过1.3GPa，并可达超高强度水平(屈服强度≥1380MPa)，同时仍保持一定的塑性，显著提高Fe-Mn-Al-C系钢的屈服强度和抗拉强度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提高Fe-Mn-Al-C系低密度钢强度的方法，所述方法步骤包括：

(1)对Fe-Mn-Al-C系钢件进行固溶处理，得到固溶处理后的Fe-Mn-Al-C系钢件；

(2)将所述固溶处理后的Fe-Mn-Al-C系钢件直接进行轧制变形处理，轧制压下量为20％-70％，终轧温度为500-850℃，轧制结束后立即淬入水中冷却至室温，得到轧制后的Fe-Mn-Al-C系钢件；

(3)将所述轧制后的Fe-Mn-Al-C系钢件于350-600℃保温0.5-3h进行时效处理，时效处理结束后于空气中冷却至室温，得到一种低密度高强度Fe-Mn-Al-C系钢。

优选的，以所述Fe-Mn-Al-C系钢的总质量为100％计，所述钢的化学成分质量百分比为：C 0.8-1.6％，Mn 15-30％，Al 5-10％，Cr≤5％，Mo≤3％，Nb≤0.2％，Ti≤0.5％，Si≤2％，B≤0.6％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，步骤(1)中进行固溶处理的Fe-Mn-Al-C系钢件为轧制态或锻造态。

优选的，步骤(1)中进行固溶处理的温度为950℃-1100℃，保温时间为1-3h。

优选的，步骤(2)中的轧制下压量为40％-60％。

优选的，步骤(2)中的轧制采用多个道次。

有益效果：