[发明专利]Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢及其热处理方法

说明书

本发明公开了一种Fe‑15Mn‑8Al‑0.3C铁素体‑奥氏体双相低密度钢及其热处理方法，属于钢铁冶金技术领域。Fe‑15Mn‑8Al‑0.3C铁素体‑奥氏体双相低密度钢，其化学成分按质量百分比为：锰10‑20％、铝5‑10％、碳≤0.5％、磷≤0.01％、硫≤0.01％、氢≤0.001％、氧≤0.005％、氮≤0.001％，其余为铁及不可避免的杂质。Fe‑15Mn‑8Al‑0.3C铁素体‑奥氏体双相低密度钢的热处理方法对均匀化处理、固溶处理及时效处理的温度与时间进行了严格的控制。最终使Fe‑15Mn‑8Al‑0.3C铁素体‑奥氏体双相低密度钢的抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥550MPa，断后伸长率≥20％，可有效解决现有Fe‑Mn‑Al‑C系低密度钢综合性能较差，现有提高其性能的工艺复杂、成本高的问题。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢及其热处理方法。

背景技术

目前有一种实现轻量化发展的研发思路是：开发出一种集低密度与高强韧兼备的钢种—低密度钢(low-density steel)。有学者指出，把一定量铝、锰、硅和碳等轻量化元素加入钢中，在合金成分及热处理工艺优化的基础上，可以得到一种低密度和高强韧兼备的新型钢种，这样就可以在不牺牲汽车结构件强度与刚度的前提下有效减轻汽车自身重量。据相关研究可知，在Fe-Mn-Al-C系低密度钢中，当Al含量为2.5％-6.0％时，钢的密度小于7.5g/cm3，减重为4.5％；当Al含量为6.0％-10.0％时，钢的密度可小于7.2g/cm3，减重可大于8.3％；当Al含量为10.0％-15.0％时，钢的密度可小于6.5g/cm3，减重可达到17.2％。

Fe-15Mn-8Al-0.3C低密度钢是一种铁素体与奥氏体双相低密度钢，密度为6.99g/cm³，相比普通钢材减重效果达10.4％，在热处理的过程中可通过析出弥散分布的细小κ-碳化物使Fe-15Mn-8Al-0.3C双相低密度钢既具有较高的强度又保持一定的塑韧性，适用于制造汽车零部件，可有效减轻汽车自重，达到轻量化的效果。

2015年9月23日CN104928569A公开了一种800MPa级高延展性的低密度钢及其制造方法，该方法通过采用冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧及连续退火工艺制备了一种抗拉强度＞800MPa，断后延伸率＞25％的钢板，但其是通过轧制变形改善低密度钢的综合力学性能，并非是通过热处理的方法，并且该方法制备的低密度钢工艺复杂，使低密度的生产成本增加，影响低密度钢在轻量化中的使用。

2015年6月3日CN104674109A公开了一种低密度Fe-Mn-Al-C系冷轧汽车用钢板及制备方法，该方法需要经过锻造、热轧等工艺来提高钢板的性能，其制备工艺复杂，并非是通过热处理工艺改善低密度钢的综合力学性能，在轻量化应用中会严重受到限制。

因此，针对现有技术存在的不足，研究一种新的低密度Fe-Mn-Al-C系钢的热处理方法很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有Fe-Mn-Al-C系低密度钢综合性能较差，现有提高其性能的工艺复杂、成本高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢，其化学成分按质量百分比为：锰10-20％、铝5-10％、碳≤0.5％、磷≤0.01％、硫≤0.01％、氢≤0.001％、氧≤0.005％、氮≤0.001％，其余为铁及不可避免的杂质。

上述Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢的抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥500MPa，断后伸长率≥20％。

上述Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢的热处理方法为：进行均匀化处理，将铸态Fe-15Mn-8Al-0.3C铁素体-奥氏体双相低密度钢加热到1100-1300℃，保温3-5h，然后空冷至室温。