[发明专利]一种Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Fe‑Mn‑Al‑C系奥氏体轻质钢及其制备方法，涉及合金材料技术领域。本发明提供的Fe‑Mn‑Al‑C系奥氏体轻质钢，包括以下质量百分含量的元素：C1.2～1.4％，Al9～11％，Mn25～30％，余量的Fe。本发明提供的Fe‑Mn‑Al‑C系奥氏体轻质钢既降低了密度又提高了强度。本发明提供的Fe‑Mn‑Al‑C系奥氏体轻质钢密度为6.62g/cm³，较纯铁降低了16.10％；所述Fe‑Mn‑Al‑C系奥氏体轻质钢具有优异的综合力学性能，其中抗拉强度为1387～1512MPa，屈服强度为1170～1428MPa，这保证了材料使用过程中的安全性能。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢及其制备方法。

背景技术

钢铁材料作为应用最广泛的合金材料在各行各业中占据着重要地位。然而其重量却成为其在工业和生活上进一步广泛应用的瓶颈，随着更轻的钛、铝合金等快速发展，给钢铁行业带来了巨大的挑战，因此钢铁轻量化得到了巨大的关注。

近年来许多研究者对Fe-Mn-Al-C系轻质钢进行了深入的研究并成功的应用在一些行业，如汽车、海洋工程、冶金、化工、轻工等诸多领域，其中在汽车行业使用最为突出。相较于传统的钢铁材料来说，Fe-Mn-Al-C系轻质钢具有更低的密度，但是其强度有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢及其制备方法，本发明提供的Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢具有较高的屈服强度和抗拉强度，且密度较低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢，包括以下质量百分含量的元素：C1.2～1.4％，Al 9～11％，Mn 25～30％，余量的Fe。

优选地，所述Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢的微观组织包括再结晶奥氏体小晶粒和扁平状未再结晶奥氏体晶粒；所述再结晶奥氏体小晶粒的尺寸为2～4μm；所述扁平状未再结晶奥氏体晶粒的尺寸为30～40μm。

优选地，所述再结晶奥氏体小晶粒的体积含量为8～10％；所述扁平状未再结晶奥氏体晶粒的体积含量为90～92％。

本发明提供了上述技术方案所述Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢的制备方法，包括以下步骤：

将金属原料进行熔炼，得到合金铸锭；所述金属原料的组成与上述技术方案所述Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢的元素组成一致；

将所述合金铸锭进行热锻处理，得到合金锻料；

将所述合金锻料进行均匀化处理，得到均匀化合金锻料；

将所述均匀化合金锻料进行热轧处理，得到热轧合金板坯；

将所述热轧合金板坯进行冷轧处理，得到冷轧合金板坯；

将所述冷轧合金板坯进行退火处理，得到Fe-Mn-Al-C系奥氏体轻质钢；所述退火处理的温度为800～900℃，所述退火处理的保温时间为3～15min。

优选地，所述热锻处理的温度为1125～1180℃；所述热锻处理为多道次锻造。

优选地，所述均匀化处理的温度为1150～1200℃，所述均匀化处理的保温时间为120～180min，所述均匀化处理后水冷至室温。

优选地，所述热轧处理的温度为950～1100℃；所述热轧处理为多道次热轧制变形，每道次压下量不超过20％；所述热轧处理的总变形量为80～85％。

优选地，所述热轧处理结束后水淬至室温。