扁钢产品和其生产方法技术

本发明专利技术提供一种可可靠生成的、基于Fe3Al合金的扁钢产品和一种方法，该方法允许生产这种扁钢产品。为此，由具有以下组成(重量％为单位)的钢来生产扁钢产品：Al：12‑20％，Ti：0.2‑2％，B：0.1‑0.6％，以及分别选择性选自组别“Cr，C，Mn，Si，Nb，Ta，W，Zr，V，Mo，Ni，Cu，Ca，稀土元素(SEM)，Co”的至少一种元素，其具有以下含量：N：≤0.1％，Cr：≤7％，C：≤0.15％，Mn：≤2％，Si：0.05‑5％，Nb，Ta，W：总和≤0.2％，Zr：≤1％，V：≤1％，Mo：≤1％，Ni：≤2％，Cu：≤3％，Ca：≤0.015％，SEM：≤0.2％，Co：≤1％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中≤0.03％的S和≤0.1％的P算作杂质。这里，对于钢的Ti含量％Ti和B含量％B成立：0.33≤％Ti/％B≤3.75。同时，该扁钢产品的组织结构最大0.3‑5体积％由TiB2析出物构成，该TiB2析出物嵌入在具有至少80体积％Fe3Al的组织结构基质中。根据本发明专利技术的方法规定，将具有所述组成的钢水浇铸成扁坯、薄扁坯或者浇铸带材形式的预制产品，将该预制产品在1000‑1300℃和至少850℃的热轧温度下热轧为热轧带材并且最后将得到的热带材在位于室温和750℃之间的卷起温度下卷起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扁钢产品和其生产方法
本专利技术涉及一种基于Fe-Al-Ti-B合金的扁钢产品和用于生产这种扁钢产品的方法。当在本文中给出合金中特定元素的含量的数据时，只要没有其它明确的说明，那么该含量数据总是涉及相应所关注的合金的重量(“重量％”)或质量(“质量％”)。与此相对，只要没有其它明确的说明，组织结构比例的数据总是涉及由各个相应组织结构所占据的体积(“体积％”)。当在本文中谈及“扁钢产品”时，那么指的是带材、板材或者由此得到的裁切段和板坯形式的辊轧产品。根据本专利技术的扁钢产品尤其是板厚通常为6-200mm的厚钢板或者板厚通常为1.5-6mm的热辊轧板材或板材。
技术介绍
在此所讨论种类的钢的特征在于嵌入在Fe3Al基质中的TiB2析出物。由于这种特性，这种钢具有低的密度并由此伴随地具有较小的重量。在这里所讨论种类的已知材料中，该对于许多应用来讲都有利的特性面临着直至高温下的高脆性和在大于500℃的温度下不足的强度。基于金属间相Fe3Al和FeAl的材料的基本潜力在约100年前就是已知的。自此以后一直在进行试验去开发出基于Fe3Al相的材料。然而目前为止也没有成功地生产出由这些材料制成的带材产品和板材产品。这种试验的典型实例在EP0695811A1中有说明。在此给出的耐热铁基合金的组成根据通式FexAlyCz，其中，(分别以原子％为单位)，对于变量y成立1％≤y≤28％并且对于变量z成立z≤24％，与此相对，借助于根据钢相应C含量和Al含量的图表来确定变量x。这里仅次要地提及，该钢材可以含有超过四十种其它的组分，其中也有TiB2，其中为这些组分中的每一种设置0.1-2原子％的范围作为其含量。如何将这样获得的钢加工成为扁钢产品，在此并未给出结论。其它研究的目的是基于硼化物增强合金的Fe3Al铸造合金的生产。这些工作的结果在下列文章中有说明：Krein.R等人在Intermetallics，2007，15(9):第1172-1182页的文章“MicrostructureandmechanicalpropertiesofFe3Al-basedalloyswithstrengtheningborideprecipitates”，以及KreinR.和M.Palm在Actamater.，2008.56(10):第2400-2405页中的文章“TheinfluenceofCrandBadditionsonthemechanicalpropertiesandoxidationbehaviorofL21-orderedFe-Al-Ti-basedalloysathightemperatures”,Kein.R.等人在Intermetallics，2010.18:第1360-1364中的文章“L21-orderedFe-Al-Ti-alloys”。由此可以基于Fe-Al-Ti-B系统来生产细晶粒合金，其组织结构由具有沿晶界非常小的硼化物(＜1μm)的Fe3Al基质构成。合金的组成如此选择，使得主要析出Fe3Al相，而与此相对在(剩余)共晶体中析出硼化物。由此，硼化物促进了Fe3Al基质强度的提高、延展性的改善和晶粒大小的固定。例如由Li,X.,P.Prokopcakova和M.Palm在Mat.Sci.Eng.,2014A611:第234-241页中的文章“MicrostructureandmechanicalpropertiesofFe-Al-Ti-BalloyswithadditionsofMoandW”中已知的，Fe-Al-Ti-B铸造合金也可以通过添加其它元素来改性。这里，尤其考虑这样的元素，通过这些元素可以提高D03/B2转变温度。此外，Mo促进复合硼化物的形成，由此不再形成TiB2。
技术实现思路
在先前所述现有技术的背景下给出这样的目的，即给出一种基于Fe3Al合金的扁钢产品和一种方法，该方法实现了这种扁钢产品的可靠生产。在扁钢产品方面，本专利技术通过根据权利要求1所述的扁钢产品来解决该目的。对于这种扁钢产品的可靠生产来说，本专利技术建议在权利要求11中给出的方法。本专利技术有利的设计方案在从属权利要求中给出并且接下来与总体专利技术思想一起详细说明。由此，根据本专利技术的扁钢产品的特征在于，其由具有以下组成(重量％给出)的钢生产得到：Al：12-20％，Ti：0.2-2％，B：0.1-0.6％，以及分别选择性选自组别“Cr，C，Mn，Si，Nb，Ta，W，Zr，V，Mo，Ni，Cu，Ca，稀土元素(SEM)，Co”的一种或多种元素，其具有以下含量：N：最大0.1％，Cr：最大7％，C：最大0.15％，Mn：最大2％，Si：0.05-5％，Nb，Ta，W：总和最大0.2％，Zr：最大1％，V：最大1％，Mo：最大1％，Ni：最大2％，Cu：最大3％，Ca：最大0.015％，稀土元素：最大0.2％，Co：最大1％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中最大0.03重量％的S和最大0.1重量％的P算作不可避免的杂质。这里，对于本专利技术决定性的是，由钢的Ti含量％Ti和B含量％B构成的关系式％Ti/％B满足：0.33≤％Ti/％B≤3.75并且该钢或由此构成的扁钢产品的组织结构最大0.3-5体积％由TiB2析出物构成，该TiB2析出物嵌入在具有至少80体积％Fe3Al的组织结构基质中。构成根据本专利技术的扁钢产品的、硼化物增强的Fe3Al合金由于其特殊组成已经具有高于500MPa的强度和相比于传统的、由现有技术中已知的该种类合金显著改善的延展性。同时，根据本专利技术如此调整由具有这种组成的钢制造根据本专利技术的扁钢产品的参数，使得达到组织结构的优化，通过这种组织结构的优化进一步优化了根据本专利技术的扁钢产品的特性。为此，根据本专利技术用于生产根据本专利技术而形成的扁钢产品的方法包括以下工作步骤：a)熔化组成如下的钢(单位为重量％)Al：12-20％，Ti：0.2-2％，B：0.1-0.6％，以及分别选择性选自组别“Cr，C，Mn，Si，Nb，Ta，W，Zr，V，Mo，Ni，Cu，Ca，稀土元素，Co”的一种或多种元素，其具有以下含量：N：最大0.1％，Cr：最大7％，C：最大0.15％，Mn：最大2％，Si：0.05-5％，Nb，Ta，W：总和最大0.2％，Zr：最大1％，V：最大1％，Mo：最大1％，Ni：最大2％，Cu：最大3％，Ca：最大0.015％，稀土元素：最大0.2％，Co：最大1％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中最大0.03重量％的S和最大0.1重量％的P算作不可避免的杂质，并且，这里，由钢的Ti含量％Ti和B含量％B构成的关系式％Ti/％B满足：0.33≤％Ti/％B≤3.75；b)将该钢水浇铸成扁坯、薄扁坯或者浇铸带材形式的预制产品；c)将该预制产品热轧成热轧热带材，其中该预制产品在热轧开始时具有1000-1300℃的热轧开始温度并且热轧结束温度为至少850℃；d)将热带材在位于室温和750℃之间的卷材温度下卷起。铝以12-20重量％的含量包含在根据本专利技术的扁钢产品中。当Al含量为至少12重量％，尤其大于12重量％时，形成金属间铁铝相Fe3Al，其形成了根据本专利技术的扁钢产品组织结构的主要组分。这里，高Al含量会促使密度降低，与此伴随地促使重量降低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.扁钢产品，所述扁钢产品由具有重量％为单位的以下组成的钢生产得到：Al：12‑20％，Ti：0.2‑2％，B：0.1‑0.6％，以及分别选择性选自组别“Cr，C，Mn，Si，Nb，Ta，W，Zr，V，Mo，Ni，Cu，Ca，稀土元素，Co”的一种或多种元素，其具有以下含量：N：最大0.1％，Cr：最大7％，C：最大0.15％，Mn：最大2％，Si：0.05‑5％，Nb，Ta，W：总和最大0.2％，Zr：最大1％，V：最大1％，Mo：最大1％，Ni：最大2％，Cu：最大3％，Ca：最大0.015％，稀土元素：最大0.2％，Co：最大1％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中最大0.03重量％的S和最大0.1重量％的P算作不可避免的杂质，并且，这里，对于由钢的Ti含量％Ti和B含量％B构成的关系式％Ti/％B满足：0.33≤％Ti/％B≤3.75并且该钢的组织结构中0.3‑5体积％由TiB2析出物构成，该TiB2析出物嵌入在具有至少80体积％Fe3Al的组织结构基质中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.扁钢产品，所述扁钢产品由具有重量％为单位的以下组成的钢生产得到：Al：12-20％，Ti：0.2-2％，B：0.1-0.6％，以及分别选择性选自组别“Cr，C，Mn，Si，Nb，Ta，W，Zr，V，Mo，Ni，Cu，Ca，稀土元素，Co”的一种或多种元素，其具有以下含量：N：最大0.1％，Cr：最大7％，C：最大0.15％，Mn：最大2％，Si：0.05-5％，Nb，Ta，W：总和最大0.2％，Zr：最大1％，V：最大1％，Mo：最大1％，Ni：最大2％，Cu：最大3％，Ca：最大0.015％，稀土元素：最大0.2％，Co：最大1％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中最大0.03重量％的S和最大0.1重量％的P算作不可避免的杂质，并且，这里，对于由钢的Ti含量％Ti和B含量％B构成的关系式％Ti/％B满足：0.33≤％Ti/％B≤3.75并且该钢的组织结构中0.3-5体积％由TiB2析出物构成，该TiB2析出物嵌入在具有至少80体积％Fe3Al的组织结构基质中。2.根据权利要求1所述的扁钢产品，其特征在于，％Ti/％B的比值为0.5≤％Ti/％B≤3.75。3.根据权利要求2所述的扁钢产品，其特征在于，％Ti/％B的比值为1.0≤％Ti/％B≤3.75。4.根据前述权利要求中任意一项所述的扁钢产品，其特征在于，所述组织结构基质中Fe3Al的晶粒大小最大为500μm。5.根据权利要求4所述的扁钢产品，其特征在于，所述组织结构基质中Fe3Al的晶粒大小优选最大为100μm。6.根据前述权利要求中任意一项所述的扁钢产品，其特征在于，所述组织结构基质中至少70％的TiB2析出物以0.5-10μm的平均颗粒直径存在。7.根据前述权利要求中任意一项所述的扁钢产品，其特征在于，所述扁钢产品的Nb、Ta、W、的含量总和为最大0.1重量％。8.根据前述权利要求中任意一项所述的扁钢产品，其特征在于，所述扁钢产品的Cr含量为至少0.3重量％。9.根据前述权利要求中任意一项所述的扁钢产品，其特征在于，钢的组织结构的至少0.5体积％由TiB2析出物组成。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·霍夫曼，汉斯·费克尔，迈克尔·霍弗特，马蒂亚斯·舍尔默，马丁·帕尔姆，德克·蓬热，安德里亚斯·莱特纳，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，马克斯·普朗克铁研究所公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE