[发明专利]提高低温特性的金属材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料及其制造方法，更为详细地讲，涉及一种提高低温特性的 金属材料及其制造方法，所述金属材料通过在低温中的断裂韧性增加使得延性断裂得到 引导，由此在低温中可以安全使用。

背景技术

通常，适用在严寒地或极地等地区使用的设备、船舶、车辆等的零部件，或者在低 温条件下使用的设备或零部件，最重要的是要求低温断裂韧性高的材料，在低温中抗拉 强度和屈服强度增加，延伸率和截面收缩率表现为在常温中数值较大，并随着温度的降 低而数值变小。其意味着随着温度的降低延性降低。

低温脆性(lowtemperaturebrittleness)是指在0℃以下的低温环境中抗拉强度 和硬度大而冲击值(impactvalue)小的现象，即，尽管体心立方(BCC)晶体结构或 者密排六方(HCP)晶体结构的金属材料在高温中发生延性断裂，在温度降低的同时， 产生延-脆转变(cluctiletobrittletransition)而发生解理断裂(cleavage fracture)。

解理断裂是指沿着特定的晶体学的面快速进行龟裂的断裂。产生解理断裂的面中， 面间距最大，且原子间结合力小的面是龟裂的进行面，具有体心立方(BCC)晶体结构 的金属100是解理断裂面。解理断裂的龟裂进行路径是在多晶材料中晶内进行，如果遇 到晶界，则根据相邻的两个晶体的方位关系，以一定角度改变龟裂进行路径，并且龟裂 进展路径被弯折，沿着解理面进行的龟裂的方向，通过肉眼来看与最大主应力方向垂直。 解理断裂在塑性变形得到限制的情况下产生，面心立方(FCC)晶体结构的金属因为在 低温下也能使得适合延性断裂的滑移系(slipsystem)作用，所以不会产生解理断裂， 但是体心立方(BCC)晶体结构和密排六方(HCP)晶体结构的金属因为在低温下滑移系 受限，所以产生解理断裂。

另一方面，就随着温度降低使得冲击吸收能量降低的延-脆转变现象而言，由于塑性 变形和解理龟裂的生成和增长的竞争，很难发生塑性变形的情况下，在晶内进行并发生 脆性断裂。在体心立方(BCC)晶体结构金属的情况下，由于滑移系受限，所以产生明 显的延-脆转变现象。

现在，在低温环境中使用的金属材料，主要使用的是低温特性优良的镍(nickel) 合金或者不锈(stainless)钢等，所述材料的缺点是价格较高。因此，最近在持续进 行用价格低廉的低合金钢替代所述材料的研究，特别是为了防止在低温中由于脆性断裂 导致的安全事故的发生，正在持续进行使金属材料的低温断裂韧性提高的研究，主要通 过对合金元素以及组成比例，或者热处理等材料的内部因素进行变化，从而通过进行结 晶粒微小化等来改善材料特性。

但是，通过所述合金元素或者热处理方法的开发提高材料的低温特性的情况，问题 在于，由于材料本身的内部特性，在同时提高强度和断裂韧性方面具有限制，即使得到 改善也效果甚微，不仅工艺增加导致制造费用增加，而且在各种领域中的适用性降低。

(专利文献)

(专利文献1)KR10-2010-0117958A(2010.11.04公开)

(专利文献2)KR10-2012-0011292A(2012.02.07公开)

(专利文献3)KR10-1996-7004080A(1996.08.31公开)

发明内容

本发明的提出是为了解决所述问题，目的是提供一种使强度以及低温断裂韧性提高 的金属材料及其制造方法，本发明的一个实施例，通过维持材料内部的特性的同时进行 外部加工来提高强度及低温断裂韧性。

本发明提供一种提高低温特性的金属材料，根据本发明的一个优选实施例，在表面 凹陷形成有至少一个以上的凹口(notch)，至少一个以上的沿着宽度方向横贯所述凹 口的微小裂缝加工于所述凹口的下端。

所述凹口形成于通过冷轧或冷锻进行压缩(reduction)加工而成的原材料的至少一 个面。

优选地，所述凹口为楔子形或圆弧形截面形态。

凹口包括一对倾斜面，以及所述一对倾斜面相接的边界部。

所述微小裂缝沿着与所述边界部的长度方向垂直的方向加工，微小裂缝相互间隔并 可以形成多个。

优选地，所述原材料为体心立方(BCC)晶体结构的金属。