低密度高塑性NiAl增强超高强度钢及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金钢领域，特别涉及一种低密度高塑性NiAl增强超高强度钢DT550 及制备方法，该钢具有低密度高塑性和超高强度等优异性能，密度达到6. 5-7. 2g/cm3、拉伸 强度达到1350MPa以上、延伸率达到10%以上。棒材尺寸达到<i> 200mm以上。
【背景技术】
[0002] 超高强度钢一直是航空航天关键承力结构不可缺少的材料，降低密度提高强重比 对航空、航天结构件用钢的发展有重大的意义。据有关资料介绍，对于超音速飞机，在其它 条件不变的情况下，若飞机的空载重量增加1%，飞机的商载将下降2%~3%，而要保持飞 机的商载不变，飞机的航程将下降3%。而对于航天飞行器，质量每减少1千克，就可使运载 火箭减轻500千克。
[0003]同样基于轻量化的节能、环保、安全、舒适和智能化是当今汽车技术发展的主流。 2014年中国汽车产销量突破2300万辆，连续六年居全球第一，汽车在给人们的出行带来方 便的同时，也带来了油耗、安全和环保三大问题。研宄表明：汽车油耗与自重成线性关系。 固定其他条件不变，汽车自重每减少10%，燃油消耗可降低6%~8%，从而有效节约能源， 可减小汽车尾气对环境的污染。
[0004] 低密度、高塑性高强度钢由于具有低的密度，与Al、Mg合金等轻质材料相比又具 有高的弹性模量，在保证汽车强度的同时可直接降低车身重量，是目前汽车轻量化未来发 展的重要方向，低密度钢的合金体系主要采用为Fe-Mn-Al-C系，抗拉强度llOOMPa以上，而 密度降至6. 5~6. 8g/cm3,从而实现低密度、高强韧性。
[0005]低密度钢的合金设计思想是，通过向钢中添加一定量的Al、C等轻质元素，在合金 成分优化与成型工艺控制的基础下，得到兼具低密度和高强韧性高强度钢。添加奥氏体化 元素有助于高A1低密度钢实现良好的强塑性配合。在Fe中形成置换固溶体的奥氏体稳定 元素主要有Ni、Co、Mn，密度分别为8. 9g/cm3、8. 9g/cm3、7. 4g/cm3,但Ni、Co的密度均比Fe 大，不利于降低钢密度，且价格较高，不利于降低钢的成本。故现有研宄中低密度钢均含有 大量的Mn;而C在钢中形成间隙固溶体，也为奥氏体稳定元素，且相同重量百分比含量对密 度的降低要大于A1，故多数低密度钢均不同程度的含有C。添加到钢中的A1、C等轻质元素 一方面扩大钢的晶格参数，同时凭借低的原子量降低钢的密度。
[0006]现阶段，对Fe-Mn-Al-C体系合金的研宄主要停留在由成分和热处理的变化引起 的力学性能以及耐蚀性能的变化上。但由于不同研宄者所用试验钢锻造状态和热处理工艺 不同，导致相近成分含量的合金力学性能并不相同。现有研宄中，Fe-Mn-Al-C低密度钢的 化学成分和力学性能主要如表1所示。
[0007] 表1现有低密度合金的化学成分及主要力学性能
[0008]
【主权项】
1.低密度高塑性NiAl增强超高强度钢，其特征在于，该合金的化学组成成分重量％ 为：(：0.5-1.5%，]\11110-30%，六15-12%，附5-15%，还含有〇0-5%，恥0-0.2%，其余 为Fe及其他不可避免的杂质元素。
2. -种权利要求1所述的低密度高塑性NiAl增强超高强度钢的制备方法，采用真空感 应+电渣重熔，其特征在于，工艺中控制的技术参数如下： 钢锭进行1180- 1220°C均匀化处理，8小时彡扩散时间彡40小时，装炉温度彡600°C;加热温度：1150 - 1180°C，1150°C彡开锻温度彡1180°C，900°C彡终锻温度彡1000°C， 喷水冷却或其他快冷方式； 最终热处理：加热到500-600°C，热透后5小时<保温时间<20小时，空冷；或进行二 次时效处理。
【专利摘要】一种低密度高塑性NiAl增强超高强度钢及制备方法，属于合金钢技术领域。该合金的化学组成成分重量％为：C 0.5-1.5％,Mn 10-30％,Al 5-12％,Ni 5-15％,其他可含有Cr0-5％，Nb0-0.2％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素及微量元素如Si、Ti等。采用真空感应+真空自耗重熔或电渣重熔工艺。本发明与现有技术相比综合性能优良，具有低密度高塑性和超高强度等优异性能，密度达到6.5-7.2g/cm3、拉伸强度达到1350MPa以上、延伸率达到10％以上。
【IPC分类】C22C38-08, C22C38-58, C22C38-12, C21D8-02
【公开号】CN104711494
【申请号】CN201510176913
【发明人】王春旭, 厉勇, 谭成文, 刘少尊, 于晓东, 王富耻, 黄顺喆, 韩顺, 刘宪民, 李国兰, 李玮, 戴意涛, 崔晓刚, 李建新, 庞学东
【申请人】钢铁研究总院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年4月14日