一种低密度、高强、高比模量钢铁材料及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及钢铁材料制备，尤其是一种低密度、高强、高比模量钢铁材料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
低密度高强度钢具有低密度,耐腐蚀,高强韧性等较好的综合性能,该钢在汽车,军工,化工等领域具有巨大的潜力,同时在汽车轻量化和安全性上也具有广泛应用的前景。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于提供一种新的低密度、高强、高比模量钢铁材料及其制备方法。
[0004]
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0005]
一种低密度、高强、高比模量钢铁材料，按质量百分比计，包含以下组分：c：0.15～0.3wt%；al：5～9wt%；ni：3～5wt%；bi：0.3～0.6 wt%；mn：0.3～0.5 wt%；nb：0.15～0.35wt%；be：0.35～0.50 wt％；cr：0.5～1.5 wt％；zr：0.05～0.15 wt%；se：0.1～0.2wt%；re稀土0.02～0.1 wt %，其余为fe和不可避免的杂质。
[0006]
优选地，按质量百分比计，包含以下组分：c：0.15wt%；al：5wt%；ni：3wt%；bi：0.3 wt%；mn：0.3 wt%；nb：0.15wt%；be：0.35 wt％；cr：0.5 wt％；zr：0.05wt%；se：0.1wt%；re稀土0.02 wt %，其余为fe和不可避免的杂质。
[0007]
优选地，按质量百分比计，包含以下组分：c：0.3wt%；al： 9wt%；ni：5wt%；bi：0.6 wt%；mn：0.5 wt%；nb：0.35wt%；be：0.50 wt％；cr：1.5 wt％；zr：0.15 wt%；se：0.2wt%；re稀土0.1 wt %，其余为fe和不可避免的杂质。
[0008]
优选地，按质量百分比计，包含以下组分：c：0.225wt%；al： 7wt%；ni：4wt%；bi：0.45 wt%；mn：0.4 wt%；nb：0.25wt%；be：0.425 wt％；cr：1 wt％；zr：0.1 wt%；se：0.3wt%；re稀土0.06 wt %，其余为fe和不可避免的杂质。
[0009]
本发明还提供了上述一种低密度、高强、高比模量钢铁材料的制备方法，包括如下步骤：s1、按上述的配方称取各组分；s2、将称取的c、al、ni、bi、mn、nb、be、cr、zr、se、re稀土、fe和不可避免的杂质进行氩气保护熔炼，电渣重熔处理，得铸坯；s3、将铸坯加热至1100℃～1200℃，初轧温度或始锻温度≧800℃，终轧温度或终锻温度≧600℃，热轧或热锻后空冷成20mm～40mm的热轧板或热锻板；s4、将所得的热轧板或热锻板经900℃～1000℃退火1小时，淬火；s5、将淬火后的钢板冷轧，冷轧变形量50%～70%，冷轧成厚度10mm左右的冷轧板；冷轧板经700℃～1100℃退火1小时，退火后进行淬火。
[0010]
本发明具有以下有益效果：通过多种合金元素的合理配比，可有效地提高钢材的强度和弹性模量；所得材料的密
度为5.1～6.7g/cm
3
，抗拉强度为1400mpa～1500mpa，延伸率为80～100%，弹性模量为200～260gpa，大大优于普通钢材的铸态性能。
具体实施方式
[0011]
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0012]
实施例1一种低密度、高强、高比模量钢铁材料的制备方法，包括如下步骤：s1、按质量百分比计，称取：c：0.15wt%；al：5wt%；ni：3wt%；bi：0.3 wt%；mn：0.3 wt%；nb：0.15wt%；be：0.35 wt％；cr：0.5 wt％；zr：0.05wt%；se：0.1wt%；re稀土0.02 wt %，其余为fe和不可避免的杂质；s2、将称取的c、al、ni、bi、mn、nb、be、cr、zr、se、re稀土、fe和不可避免的杂质进行氩气保护熔炼，电渣重熔处理，得铸坯；s3、将铸坯加热至1100℃～1200℃，初轧温度或始锻温度≧800℃，终轧温度或终锻温度≧600℃，热轧或热锻后空冷成20mm～40mm的热轧板或热锻板；s4、将所得的热轧板或热锻板经900℃～1000℃退火1小时，淬火；s5、将淬火后的钢板冷轧，冷轧变形量50%～70%，冷轧成厚度10mm左右的冷轧板；冷轧板经700℃～1100℃退火1小时，退火后进行淬火。
[0013]
经检测，所得材料的密度为5.1g/cm
3
左右，抗拉强度为1450mpa左右，延伸率为80%左右，弹性模量为200gpa左右，大大优于普通钢材的铸态性能。
[0014]
实施例2一种低密度、高强、高比模量钢铁材料的制备方法，包括如下步骤：s1、按质量百分比计，称取：c：0.3wt%；al： 9wt%；ni：5wt%；bi：0.6 wt%；mn：0.5 wt%；nb：0.35wt%；be：0.50 wt％；cr：1.5 wt％；zr：0.15 wt%；se：0.2wt%；re稀土0.1 wt %，其余为fe和不可避免的杂质；s2、将称取的c、al、ni、bi、mn、nb、be、cr、zr、se、re稀土、fe和不可避免的杂质进行氩气保护熔炼，电渣重熔处理，得铸坯；s3、将铸坯加热至1100℃～1200℃，初轧温度或始锻温度≧800℃，终轧温度或终锻温度≧600℃，热轧或热锻后空冷成20mm～40mm的热轧板或热锻板；s4、将所得的热轧板或热锻板经900℃～1000℃退火1小时，淬火；s5、将淬火后的钢板冷轧，冷轧变形量50%～70%，冷轧成厚度10mm左右的冷轧板；冷轧板经700℃～1100℃退火1小时，退火后进行淬火。
[0015]
经检测，所得材料的密度为5.9g/cm
3
左右，抗拉强度为1430mpa左右，延伸率为90%，弹性模量为230gpa，大大优于普通钢材的铸态性能。
[0016]
实施例3一种低密度、高强、高比模量钢铁材料的制备方法，包括如下步骤：s1、按质量百分比计，称取：c：0.225wt%；al： 7wt%；ni：4wt%；bi：0.45 wt%；mn：0.4 wt%；nb：0.25wt%；be：0.425 wt％；cr：1 wt％；zr：0.1 wt%；se：0.3wt%；re稀土0.06 wt %，
其余为fe和不可避免的杂质；s2、将称取的c、al、ni、bi、mn、nb、be、cr、zr、se、re稀土、fe和不可避免的杂质进行氩气保护熔炼，电渣重熔处理，得铸坯；s3、将铸坯加热至1100℃～1200℃，初轧温度或始锻温度≧800℃，终轧温度或终锻温度≧600℃，热轧或热锻后空冷成20mm～40mm的热轧板或热锻板；s4、将所得的热轧板或热锻板经900℃～1000℃退火1小时，淬火；s5、将淬火后的钢板冷轧，冷轧变形量50%～70%，冷轧成厚度10mm左右的冷轧板；冷轧板经700℃～1100℃退火1小时，退火后进行淬火。
[0017]
经检测，所得材料的密度为6.7g/cm
3
左右，抗拉强度为1500mpa左右，延伸率为100%左右，弹性模量为260gpa左右，大大优于普通钢材的铸态性能。
[0018]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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