[发明专利]一种轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢及其制备方法

权利要求书

1.一种轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：

Mn: 25-30wt.%；

Al: 7-10wt.%；

C: 0.9-1.3wt.%；

Cr: 2.0-3.0wt.%；

O: 0.10-0.20wt.%；

Si：0.03-0.06wt.%；

Ni：0.2-0.3wt.%；

Cu：0.01-0.03wt.%；

N：0.02-0.03wt.%；

微量元素0.05-0.08wt.%；

余量为Fe；

所述微量元素包括V、Co、Mo、P、S中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、粉末原料制备：将各组分按比例加入感应熔炉内加热熔炼，感应熔炉内抽真空，熔炼成均匀合金液后，通入惰性气体，将合金液打散，并冷却制得合金粉末，筛分待用；

S2、喂料制备：将S1中制得的合金粉末与粘结剂按比例加入至捏合机中，加热混练后，挤压成型，制得喂料待用；

S3、注射：将S2中制得喂料置于注射成型机中，在180-210℃条件下注射到模具内，注射压力为60-140MPa ,模具温度90-120℃；

S4、催化：将S3中的注射坯在100-140℃温度下，通入硝酸60-90min进行催化脱脂，通酸量为4.0-6.0ml/min；

S5、烧结：将S4中催化后的注射坯置于真空加热炉进行烧结，并保温，烧结过程中通入惰性保护性气氛；

S6、热处理：先将S5中烧结后的合金样件在一定温度下进行固溶处理，再时效处理一段时间后，冷却待用；

S7、钝化处理：将S6中热处理后的合金样件经喷砂或磁溜工艺将表面处理光亮干净后，置于钝化液中浸泡后，再分别经中和液、离子水清洗干净，烘干，制得成品。

3.根据权利要求2所述的轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢的制备方法，其特征在于，所述S1的具体制备步骤如下：

粉末原料制备：将各组分按比例加入至熔化坩埚内后，闭合熔化坩埚，再将熔化坩埚内抽真空至0.00-0.01MPa，充入0.05-0.08MPa的氮气，加热至1600-1650℃，并保温30-60min，待合金熔融成液态时，通入氮气并加压至40-50MPa，且合金融化后的体积小于熔化坩埚容积的二分之一，待雾化后的粉末原料完全冷却后，粉末粒径D₅₀为5-20μm，D₉₀为0-40μm，待用。

4.根据权利要求2所述的轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢的制备方法，其特征在于，所述S2的具体制备步骤如下：

S2、喂料制备：将合金粉末与粘结剂按照59-67:33-41的体积比，在捏合机中以170-200℃的条件混炼30-60min，挤出，制成注射成型喂料。

5.根据权利要求4所述的轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的各组分重量比为：聚甲醛：乙烯-醋酸乙烯共聚物：聚乙烯：微晶蜡：硬脂酸按重量比80-90:1-2:2-3:3-6:1-2。

6.根据权利要求2所述的轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢的制备方法，其特征在于，所述S5的具体制备步骤如下：

S5、烧结：将脱脂后的注射坯置于真空加热炉中，在保护性气氛氩气条件下，以1220-1270℃的烧结温度烧结，并保温时间为1-4h。

7.根据权利要求2所述的轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢的制备方法，其特征在于，所述S6的具体制备步骤如下：

S6、热处理：将烧结后的合金样件在950-1050℃固溶处理1-3h后淬火，将淬火后的试样于冷却至450-600℃进行时效处理1-5h，时效结束后，通入氩气,并加压至60-80KPa，冷却0.5-1h，冷却至室温后，取出待用。

8.根据权利要求2所述的轻质、高强度及高耐蚀性Fe-Mn-Al-C-Cr钢的制备方法，其特征在于，所述S7的具体制备步骤如下：

S7、钝化处理：热处理后的合金样件经喷砂或磁溜工艺将试样表面处理光亮干净，将合金样件置于钝化液中浸泡40-120min后，用离子水冲洗10-20min至合金样件表面干净，再将合金样件浸泡在5-10%浓度的Na₂CO₃水溶液中5-10min后,取出并于100-120℃条件下烘干30-60min，制得成品。