[发明专利]一种奥氏体/铁素体/马氏体多相异构钢铁材料的制备方法

权利要求书

1.一种奥氏体/铁素体/马氏体多相异构钢铁材料的制备方法，主要包括以下步骤：

第一步，旋转摩擦焊：选择一定直径和长度的低碳钢和奥氏体不锈钢钢棒，焊接前依次使用600#，1200#和2000#砂纸对钢棒待焊接端面进行打磨，并用酒精和丙酮清洗，以除去焊接端面的氧化膜和油污等污染物；将低碳钢钢棒通过旋转卡盘固定在旋转摩擦焊机的旋转端，奥氏体不锈钢钢棒通过固定卡盘固定在移动端；旋转端以一定转速旋转，移动端向旋转端靠近并接触，两端钢棒相对旋转运动产生的摩擦热作为热源，在顶锻压力作用下，棒材之间实现冶金结合；焊接过程中，旋转端转速为1200-2000rpm，顶锻压力为50-300MPa，顶锻时间5-15s，顶锻量1-10mm。

第二步，交替旋转摩擦焊：首先利用角磨机去除第一步得到的焊接接头处的毛边，并用砂轮打磨至光亮；利用电火花线切割在距离焊缝2-10mm的奥氏体不锈钢一侧处切断，剩余奥氏体钢棒待用；将焊有奥氏体钢的低碳钢钢棒再次固定在旋转端，取另外相同直径的低碳钢棒固定在移动端，重复以上步骤，得到低碳钢奥氏体不锈钢交替分布的圆柱叠层试样；叠层棒材的层数在2-8层，每层厚度在2-10mm，沿着垂直层片方向的总厚度为10-30mm，利用电火花线切割将两端多余部分切除。

第三步，高温自由锻：对交替旋转摩擦焊得到的圆柱叠层试样进行高温自由锻，经过多道次的自由锻造，将圆柱试样锻打成立方体形状，每道次锻造之前将叠层钢块加热至1000℃-1200℃，保温10-30min，锻造温度范围在900-1000℃，每道次锻造结束后将样品重新放入炉中加热并保温；最后锻造结束后将样品冷却至720-860℃，然后进行水淬。

第四步，低温轧制：对高温自由锻及淬火得到的多层钢材进行低温轧制，轧制温度在-196℃-400℃，每次下轧量为0.2-0.5mm，累积轧制量为50％-95％。

第五步，多相异构热处理：对低温轧制后的钢板进行700℃-860℃热处理，保温时间1-60min，之后对钢板进行淬火处理，得到由超细奥氏体、铁素体和马氏体组成的多相异构钢铁材料。

2.根据权利要求1所述的旋转摩擦焊，其特征在于，低碳钢和奥氏体不锈钢棒材的直径为10-40mm，长度50-100mm，低碳钢的碳含量范围在(c≤0.25wt.％)，奥氏体不锈钢为3系列奥氏体不锈钢。

3.根据权利要求1所述的高温自由锻，其特征在于，自由锻得到的立方体叠层钢块沿着垂直层片方向的总厚度为10-25mm，为方便后续低温轧制，最终立方钢块的宽度大于等于总厚度。

4.根据权利要求1所述的低温轧制，其特征在于，进行低于0℃轧制前将样品浸泡在液氮中5-10min；进行高于25℃轧制前将样品放入马弗炉加热保温5-30min。

5.根据权利要求1所述的多相异构热处理，其特征在于，热处理得到的奥氏钢层中奥氏体晶粒所占比例≥90％，低碳钢层中马氏体体积分数在30％-80％，剩余为铁素体。