一种低密度、高强、高比模量钢铁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低密度、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。本发明专利技术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/cm3，抗拉强度为1400MPa～1500MPa。1500MPa。

【技术实现步骤摘要】
一种低密度、高强、高比模量钢铁材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钢铁材料制备，尤其是一种低密度、高强、高比模量钢铁材料及其制备方法。

技术介绍

[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。

技术实现思路

[0003]本专利技术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，本专利技术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]本专利技术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]本专利技术具有以下有益效果：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/cm3，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]为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。
[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/cm3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/cm3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%，冷轧成厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度、高强、高比模量钢铁材料，其特征在于：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。2.如权利要求1所述的一种低密度、高强、高比模量钢铁材料，其特征在于：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。3.如权利要求1所述的一种低密度、高强、高比模量钢铁材料，其特征在于：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%...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊琛，盛捷，刘德学，冯力，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：