[发明专利]一种具有层状构型组织的超高强钢及其制备方法

权利要求书

1.一种具有层状构型组织的超高强钢，其特征在于：该超高强钢具有层状构型组织，所述层状构型组织是由相成分呈层状分布特征的超细铁素体/马氏体双相组织组成。

2.根据权利要求1所述的具有层状构型组织的超高强钢，其特征在于：该超高强钢是采用搅拌摩擦加工获得，所得到的层状构型组织具有三维周期性堆垛结构，具体为：在加工工具的行进方向以及法向，软区和硬区均呈周期性交替排布方式；所述软区和硬区的内部结构均为铁素体和马氏体，两相平均晶粒尺寸为0.3μm-1μm；其中：所述软区的马氏体含量较低，体积分数为55％-70％，所述硬区的马氏体含量较高，体积分数为85％-97％。

3.根据权利要求1所述的具有层状构型组织的超高强钢，其特征在于：该超高强钢的层状构型组织中，在加工工具法向每层厚度为5-30μm；在加工工具行进方向每层宽度50-800μm，横向每层长度1-3mm。

4.根据权利要求1所述的具有层状构型组织的超高强钢的制备方法，其特征在于：该方法是以普通碳素钢为原材料，通过对其进行搅拌摩擦加工得到所述具有层状构型组织的超高强度钢；所述搅拌摩擦加工采用的搅拌头材质为金属陶瓷，成分为Ti(C,N)/NiCrMoAlTi，搅拌头自由端设计为半球状凸起结构，球面半径为5-12毫米。

5.根据权利要求4所述的具有层状构型组织的超高强度钢的制备方法，其特征在于：所述普通碳素钢的化学成分以重量百分比计为：C 0.05-0.25％，Si 0.5-2.0％，Mn 1.0-3.0％，S0.007％，P0.008％，Al0.05％，Cr0.02％，余量为Fe。

6.根据权利要求4所述的具有层状构型组织的超高强钢的制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工参数为：工具转速200-300转/分钟，行进速度20-200毫米/分钟，工具压下量1-2毫米，工具相对铅垂方向倾角为2-3°，加工过程中加工区的峰值温度位于钢材的两相区之间。

7.根据权利要求6所述的具有层状构型组织的超高强钢的制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工过程中，通过工艺参数的调整来控制所制备超高强钢的层厚和层宽，其中：层厚t与层宽d和工具倾角α的关系为：t＝d tanα，层宽与工具转速ω和行进速度ν的关系为：d＝ν/ω。

8.根据权利要求4所述的具有层状构型组织的超高强钢的制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工前将原材料试板水平固定在水槽中，并使水没过试板表面5-10毫米，在工具行进过程中采用流动水对工具和试板进行冷却，水温为10-25℃，出水口直径5-10毫米，水流速2-5升/分钟。