本发明涉及高性能合金制备，更具体地，涉及一种高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法。
背景技术：
1、随着制造业的快速发展，具有高强度和高塑性的合金材料的研究受到了极大的关注。高锰轻质钢凭借其高强度、高耐磨性、优良的耐腐蚀性和良好的低温冲击韧性，在飞机起落架、导弹壳体、汽车防撞梁与新能源（如液化石油气、液氢）储罐等领域展现了广泛的应用前景。
2、现有高锰轻质钢的强化主要依赖于纳米级κ'-碳化物的共格析出，可提升材料的屈服强度；但κ'-碳化物所能提供的强化贡献有限，通常低于500mpa，难以满足苛刻环境下的使用要求；此外，κ'-碳化物析出所需的时效时间较长（约24小时），长时间时效会导致额外的脆性相在晶界形成，如d03、β-mn相等，严重牺牲钢材的塑性。可见，现有的高锰轻质钢的强度低，且在提升强度的同时会严重牺牲塑性，无法同时满足高强度和高塑性的性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，用于解决现有高锰轻质钢的强度低，且在提升强度的同时会严重牺牲塑性，无法同时满足高强度和高塑性的技术问题。有鉴于此，本发明通过以下方案予以实现。
2、第一方面，本发明提供了一种高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，包括：
3、获取高锰钢；
4、对所述高锰钢进行第一保温处理；所述第一保温处理的温度为800~1000℃、时间为10~90分钟；
5、将所述高锰钢淬火至室温；
6、对所述高锰钢进行第二保温处理后，淬火至室温；所述第二保温处理的温度为450~650℃、时间为10~90分钟；
7、其中，经所述第二保温处理后，所述高锰钢至少具有第一异质结构、第二异质结构和第三异质结构；所述第一异质结构包含尺寸或体积分数不同的l'12粒子，所述第二异质结构包含再结晶奥氏体区域和非再结晶奥氏体区域，所述第三异质结构包含形状、尺寸或体积分数不同的铁素体—κ-碳化物复合粒子。
8、与现有技术相比，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，对所述高锰钢进行第一保温处理可改善其再结晶度和相组成，获得再结晶奥氏体区域和非再结晶奥氏体区域，并形成形状、尺寸和体积分数不同的铁素体—κ-碳化物复合粒子；具体地，控制第一保温处理的温度为上述800~1000℃，并控制保温时间在上述范围内，在第一保温处理的过程中，先得到再结晶奥氏体区域和非再结晶奥氏体区域，进一步地，铁素体分别在再结晶晶界、再结晶晶内，以及非再结晶区域形核；随着保温过程的继续进行，再结晶晶界、再结晶晶内，以及非再结晶区域的铁素体部分转变为κ-碳化物，形成铁素体—κ-碳化物复合粒子，而不同形状、尺寸或体积分数的铁素体—κ-碳化物复合粒子可形成上述第三异质结构；将所述高锰钢淬火至室温后，进行第二保温处理，通过控制第二保温处理的温度在上述450~650℃，并控制保温时间在上述范围内，可在再结晶奥氏体区域和非再结晶奥氏体区域得到纳米级l'12有序粒子，这两个区域中尺寸和体积分数不同的纳米级l'12有序粒子可形成上述第一异质结构；所述第二异质结构可由再结晶奥氏体区域和非再结晶奥氏体区域组成。通过本发明的上述技术方案，可在所述高锰钢中获得多级异质结构（如上述第一异质结构、第二异质结构和第三异质结构），多级异质结构的存在可显著提高该高锰钢的强度，且基本上不牺牲该高锰钢的塑性，或者说该高锰钢的塑性牺牲很小，不影响其使用性能，该技术方案解决了现有高锰轻质钢的强度低，且在提升强度的同时会严重牺牲塑性，无法同时满足高强度和高塑性的技术问题；示例地，上述技术方案制备得到高锰轻质钢后，对其进行强度和塑性测试，所述高锰轻质钢的屈服强度为1000~1300mpa、抗拉强度为1250~1400mpa、断后伸长率为14~35%。
9、进一步地，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，以重量百分比计，所述高锰钢的组成为：
10、锰为20~24wt%、铝为5~7wt%、碳为0.8~1.2wt%、硅为3~4wt%、余量为铁及不可避免的杂质元素。
11、进一步地，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，所述高锰钢为粗晶奥氏体高锰钢。
12、进一步地，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，所述对所述高锰钢进行第一保温处理之前，还包括：
13、对所述高锰钢进行高压扭转。
14、进一步地，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，所述高压扭转在室温中进行。
15、进一步地，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，所述高压扭转的压力为2~10gpa、转速为0.5~3转/分钟、扭转的圈数为5~15圈。
16、进一步地，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，所述淬火至室温的过程中，淬火液包括水。
17、进一步地，本发明的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法中，所述第一异质结构由尺寸或体积分数不同的l'12粒子组成，所述第二异质结构由再结晶奥氏体区域和非再结晶奥氏体区域组成，所述第三异质结构由形状、尺寸或体积分数不同的铁素体—κ-碳化物复合粒子组成。
18、第二方面，本发明提供了一种高锰轻质钢，利用上述高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法制备得到；所述高锰轻质钢的屈服强度为1000~1300mpa、抗拉强度为1250~1400mpa、断后伸长率为14~35%。
19、与现有技术相比，本发明的高锰轻质钢的有益效果与上述技术方案所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法的有益效果相同，此处不再赘述。
1.一种高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，以重量百分比计，所述高锰钢的组成为：
3.根据权利要求2所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，所述高锰钢为粗晶奥氏体高锰钢。
4.根据权利要求3所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，所述对所述高锰钢进行第一保温处理之前，还包括：
5.根据权利要求4所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，所述高压扭转在室温中进行。
6.根据权利要求5所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，所述高压扭转的压力为2~10gpa、转速为0.5~3转/分钟、扭转的圈数为5~15圈。
7.根据权利要求6所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，所述淬火至室温的过程中，淬火液包括水。
8.根据权利要求7所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法，其特征在于，所述第一异质结构由尺寸或体积分数不同的l'12粒子组成，所述第二异质结构由再结晶奥氏体区域和非再结晶奥氏体区域组成，所述第三异质结构由形状、尺寸或体积分数不同的铁素体—κ-碳化物复合粒子组成。
9.一种高锰轻质钢，其特征在于，利用权利要求1至8中任一项所述的高强多层级异质结构高锰轻质钢的制备方法制备得到；所述高锰轻质钢的屈服强度为1000~1300mpa、抗拉强度为1250~1400mpa、断后伸长率为14~35%。