[发明专利]具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢及其制造方法

权利要求书

1.一种具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢，其特征在于，化学成分的质量百分数为：25.0％≤Mn≤31.0％，3.6％≤Si≤5.0％，0.5％≤Ni≤4.0％，2.0％≤Cu≤4.0％，0≤Al≤1.5％，0≤C≤0.10％，P≤0.02％，S≤0.03％，N≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其中，Ni、Cu和Al元素的质量百分含量还需满足如下关系：Ni/Cu≥0.25和Al+0.4Ni+0.25Cu≤3.2％；

所述弹塑性阻尼钢的显微组织为奥氏体和体积分数不超过5％的ε马氏体。

2.根据权利要求1所述的一种具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢，其特征在于，所述弹塑性阻尼钢的屈服强度＜350MPa；在循环拉伸-压缩加载条件下，当应变振幅、应变比和加载频率分别为1％、-1.0和0.1～0.2Hz时，应力幅值＜530MPa，并且钢板的室温疲劳寿命＞4500周次。

3.根据权利要求1所述的一种具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢，其特征在于，所述弹塑性阻尼钢的化学成分中Ni的质量百分数为：0.5％～3.0％。

4.根据权利要求1所述的一种具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢，其特征在于，所述弹塑性阻尼钢的化学成分中Al的质量百分数为：0％～1.0％。

5.根据权利要求1所述的一种具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢，其特征在于，所述弹塑性阻尼钢的化学成分中Ni、Cu和Al元素的质量百分含量需满足如下关系：Al+0.4Ni+0.25Cu≤2.3％。

6.如权利要求1-5中任一项所述具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按以下成分配比冶炼、铸造，得到铸坯

化学成分的质量百分数为：25.0％≤Mn≤31.0％，3.6％≤Si≤5.0％，0.5％≤Ni≤4.0％，2.0％≤Cu≤4.0％，0≤Al≤1.5％，0≤C≤0.10％，P≤0.02％，S≤0.03％，N≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其中，Ni、Cu和Al元素的质量百分含量还需满足如下关系：Ni/Cu≥0.25和Al+0.4Ni+0.25Cu≤3.2％；

2)热轧

采用1000～1200℃加热铸坯，保温时间为0.5～3h，热轧铸坯成热轧板，热轧变形量≥25％，终轧温度≥800℃；

3)热轧后退火

将热轧板加热至均热温度650～1100℃，均热时间为0.5～10h；退火完毕将钢板冷却至室温，得到所述具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢。

7.根据权利要求6所述具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按以下成分配比冶炼、铸造，得到铸坯

化学成分的质量百分数为：25.0％≤Mn≤31.0％，3.6％≤Si≤5.0％，0.5％≤Ni≤4.0％，2.0％≤Cu≤4.0％，0≤Al≤1.5％，0≤C≤0.10％，P≤0.02％，S≤0.03％，N≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其中，Ni、Cu和Al元素的质量百分含量还需满足如下关系：Ni/Cu≥0.25和Al+0.4Ni+0.25Cu≤3.2％；

2)热轧

采用1000～1200℃加热铸坯，保温时间为0.5～3h，热轧铸坯成热轧板，热轧变形量≥25％，终轧温度≥800℃；

3)酸洗

4)冷轧

对酸洗后的热轧板进行冷轧，冷轧变形量≤60％，得到冷轧板；

5)冷轧后退火

将冷轧板加热至均热温度700～1100℃，均热时间为0.5～10h；退火完毕将钢板冷却至室温。

8.如权利要求1-5中任一项所述具有优异低周疲劳性能的Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢的应用，其特征在于，所述Fe-Mn-Si-Ni-Cu弹塑性阻尼钢用于制造放置于建筑物中的钢质阻尼器。