[发明专利]一种超高强全奥氏体低密度钢及制备方法

权利要求书

1.一种超高强全奥氏体低密度钢，其特征在于，成分体系重量百分数为：C 1.0％～1.6％、Mn 25.0％～30.0％、Al 9.0％～13.0％、Mo 0.6％～1.0％、V 1.0％～1.2％、Ti0.01％～0.04％、Nb 0.02％～0.04％、P≤0.03％、S≤0.002％、N≤0.006％；余量为Fe及不可避免杂质的元素配制原料；其中，碳、锰与铝的质量分数关系满足0.4≤(1.5C+0.1Mn)/Al≤0.6，钒、钼与碳的质量分数关系满足1≤(V+Mo)/C≤2；

密度为6.2～6.8g/cm³，组织类型为全奥氏体+纳米级k相和VC、MoC析出相，相对磁导率μ₂₀₀的范围为1.01～1.05；

所述超高强全奥氏体低密度钢的准备方法，冶炼及锻造工艺步骤及控制的技术参数如下：

1)将配制好的原料高纯铁、电解锰、钼铁、铌铁、钒铁、铝颗粒、增碳剂和高纯钛放入真空熔炼炉中；其中，铝颗粒的粒度要求范围为4～10目，增碳剂的具体要求为天然石墨、人造石墨或焦炭；

2)将熔炼炉温度设置为1600～1680℃，真空度达到小于40Pa；

3)加热使得原料完全熔融且熔池中不再有气泡溢出后，在真空度小于2Pa条件下钢液保温35分钟至60分钟；

4)钢液出钢温度为1450～1500℃，采用经过二氧化碳硬化处理和内壁涂刷耐火涂料的水玻璃砂型进行真空浇注；

5)空冷至室温，开模具制得低密度钢的铸锭，随后进行均匀化热处理；均匀化热处理温度为1150～1200℃，保温时间为2-4小时；

6)锻造开坯工艺：加热温度为1200℃～1250℃，保温时间为30min～60min，始锻温度1150～1200℃，终锻温度为950～1000℃，锻后空冷至室温；

热轧及时效工艺参数如下：

1)热轧工艺：加热温度为1200℃～1250℃，保温时间为30min-60min，热轧轧制总压下量为90～95％；粗轧开轧温度为1150～1200℃，轧制压下量占总压下量的70～75％，道次压下量占总压下量的15～18％，粗轧终轧温度为950～1000℃，粗轧终轧后待温使得试验钢充分再结晶，晶粒度达到8级，并降低高温形变产生的畸变能，降低试验钢在VC鼻尖温度范围900～950℃冷却过程中VC析出相的析出动力；粗轧后钢板待温至820-850℃时，开始精轧，轧制压下量占总压下量的25％，道次压下量为总压下量的8～10％，精轧终轧温度为700～750℃，轧后直接水冷，以避免有害相的析出相析出并长大；

2)时效工艺：精轧终轧后直接水冷至室温的热轧钢板，在600～650℃下保温30min后水冷至室温，水冷速度要求在10℃/s以上；热轧水冷后的热轧板在经过酸洗后；应用于车辆、建筑、工程机械领域承载结构件的温成型，即：冲压、折弯，其成型温度选取为600～650℃保温30min，出炉成型后水冷至室温，水冷速度要求在10℃/s以上；

超高强全奥氏体低密度钢精轧终轧后直接水冷至室温的热轧钢板，经过时效工艺后，其抗拉强度达到1500MPa以上，屈服强度达到1300MPa以上，延伸率达到20％以上。

2.一种权利要求1所述的超高强全奥氏体低密度钢的准备方法，其特征在于，冶炼及锻造工艺步骤及控制的技术参数如下：

1)将配制好的高纯铁、电解锰、钼铁、铌铁、钒铁、铝颗粒、增碳剂、高纯钛等原料放入真空熔炼炉中；其中，铝颗粒的粒度要求范围为4～10目，增碳剂的具体要求为天然石墨、人造石墨或焦炭；

2)将熔炼炉温度设置为1600～1680℃，真空度达到小于40Pa；

3)加热使得原料完全熔融且熔池中不再有气泡溢出后，在真空度小于2Pa条件下钢液保温35分钟至60分钟；

4)钢液出钢温度为1450～1500℃，采用经过二氧化碳硬化处理和内壁涂刷耐火涂料的水玻璃砂型进行真空浇注；

5)空冷至室温，开模具制得低密度钢的铸锭，随后进行均匀化热处理；均匀化热处理温度为1150～1200℃，保温时间为2-4小时；

6)锻造开坯工艺：加热温度为1200℃～1250℃，保温时间为30min～60min，始锻温度1150～1200℃，终锻温度为950～1000℃，锻后空冷至室温；

热轧及时效工艺参数如下：

1)热轧工艺：加热温度为1200℃～1250℃，保温时间为30min-60min，热轧轧制总压下量为90～95％；粗轧开轧温度为1150～1200℃，轧制压下量占总压下量的70～75％，道次压下量占总压下量的15～18％，粗轧终轧温度为950～1000℃，粗轧终轧后待温使得试验钢充分再结晶，晶粒度达到8级，并降低高温形变产生的畸变能，降低试验钢在VC鼻尖温度范围900～950℃冷却过程中VC析出相的析出动力；粗轧后钢板待温至820-850℃时，开始精轧，轧制压下量占总压下量的25％，道次压下量为总压下量的8～10％，精轧终轧温度为700～750℃，轧后直接水冷，以避免有害相的析出相析出并长大；

2)时效工艺：精轧终轧后直接水冷至室温的热轧钢板，在600～650℃下保温30min后水冷至室温，水冷速度要求在10℃/s以上；热轧水冷后的热轧板在经过酸洗后；应用于车辆、建筑、工程机械领域承载结构件的温成型，即：冲压、折弯，其成型温度选取为600～650℃保温30min，出炉成型后水冷至室温，水冷速度要求在10℃/s以上；

超高强全奥氏体低密度钢精轧终轧后直接水冷至室温的热轧钢板，经过时效工艺后，其抗拉强度达到1500MPa以上，屈服强度达到1300MPa以上，延伸率达到20％以上。