一种低碳高强合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属材料领域，具体为一种低碳高强合金材料及其制备方法，按质量百分比计，包括：C：0.1

【技术实现步骤摘要】
一种低碳高强合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料领域，具体为一种低碳高强合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢铁材料作为目前应用最为广泛的一种金属材料，在未来很长一段时间也都将作为结构材料被人们广泛使用，钢铁工业的发展水平是衡量一个国家国民经济发展水平和经济实力的重要物质基础。伴随着轨道、列车、汽车、能源以及建筑等产业的迅速发展，钢铁的性能需要不断的升级，人们对钢材强度和塑性的要求越来越高。
[0003]低碳钢(mild steel)为碳含量低于0.25％的碳素钢，低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度较低，韧性较好，在维持其韧性的前提下，提高其强度，拓宽应用领域，成为本领域技术人员的研究热点。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种低碳高强合金材料及其制备方法。
[0005]所采用的技术方案如下：
[0006]一种低碳高强合金材料，按质量百分比计，包括：
[0007]C：0.1
‑
0.2％、Si：0.8
‑
1.2％、Al：0.1
‑
0.3％、Mn：0.65
‑
0.8％、Cr：3.5
‑
5％、Ti+N：0.055
‑
0.08％、Ni：1
‑
1.4％、Mo：0.25
‑
0.45％、Nb：0.12
‑
0.2％、Y：0.2
‑
0.25％、La 0.01
‑
0.05％、P：≤0.001％、S：≤0.001％、余量为Fe和其它不可避免杂质。
[0008]进一步地，按质量百分比计，包括：
[0009]C：0.13％、Si：1.15％、Al：0.14％、Mn：0.75％、Cr：3.5％、Ti+N：0.065％、Ni：1.2％、Mo：0.33％、Nb：0.18％、Y：0.25％、La 0.012％、P：≤0.001％、S：≤0.001％、余量为Fe和其它不可避免杂质。
[0010]进一步地，Ti和N的质量比为5
‑
15：1。
[0011]进一步地，Ti和N的质量比为12：1。
[0012]本专利技术还提供了一种低碳高强合金材料的制备方法，具体如下：
[0013]S1、将原料熔化得到合金液；
[0014]S2、对合金液成分进行调整；
[0015]S3、浇铸得到铸锭；
[0016]S4、对铸锭进行锻造后得到铸坯，对铸坯进行热处理，热处理时先一段升温至850
‑
880℃，保温30
‑
50min后一段降温至280
‑
300℃，保温5
‑
10min后，二段升温至400
‑
420℃，保温30
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50min，再三段升温至500
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550℃，保温30
‑
50min后二段降温至室温即可。
[0017]进一步地，对合金液成分进行调整前，调整合金液氧活度的范围为30
‑
60ppm。
[0018]进一步地，对合金液成分进行调整时，利用喂线机向合金液内喂入铝钛氮合金线，获得目标氮含量。
[0019]进一步地，所述铝钛氮合金线的制备方法如下：
[0020]在非氮气的惰性气体氛围下，将铝粉与氮化钛粉末混合熔炼、铸造成棒材后拉拔加工成丝即可。
[0021]进一步地，锻造时开锻温度≥1000℃，终锻温度为≥800℃。
[0022]进一步地，一段升温速度为10
‑
15℃/min，二段升温速度为10
‑
15℃/min，三段升温速度为1
‑
5℃/min，一段降温速度为5
‑
10℃/min，二段降温速度为5
‑
10℃/min。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术提供了一种低碳高强合金材料，通过调整N含量及恰到好处的Ti/N比能显著提高合金的晶粒度级别，提高合金的强度，且含N析出相一方面能够钉扎晶界，抑制奥氏体长大，另一方面它们可以作为贝氏体的形核核心，得到贝氏体，细化晶粒组织，提高力学强度，通过热处理能够使奥氏体成分均匀，避免针状马氏体的形成，减少碳化物在奥氏体中的溶解，生成板条马氏体，提高力学强度，同时，奥氏体晶粒因温度降低而细化，这也有利于合金的韧性，本专利技术所制备的合金材料在维持较高冲击韧性的前提下，还具有良好的屈服强度和抗拉强度。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1中合金材料的SEM组织。
具体实施方式
[0026]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术未提及的技术均参照现有技术。
[0027]实施例1：
[0028]一种低碳高强合金材料，按质量百分比计，包括：
[0029]C：0.13％、Si：1.15％、Al：0.14％、Mn：0.75％、Cr：3.5％、Ti：0.06％、N：0.005％、Ni：1.2％、Mo：0.33％、Nb：0.18％、Y：0.25％、La 0.012％、P：0.0005％、S：0.0002％、余量为Fe和其它不可避免杂质。
[0030]上述低碳高强合金材料的制备方法：
[0031]采用中频炉在氩气环境下1550℃对原料进行冶炼得到合金液，调整合金液氧活度的范围为33.2ppm，利用喂线机向合金液内喂入铝钛氮合金线，对合金液成分进行调整使所有元素含量都控制到符合上述成分比例，将合金液浇入钢模，冷却后得到铸锭，对铸锭进行锻造后得到铸坯，锻造时开锻温度1050℃，终锻温度为850℃，对铸坯进行热处理，热处理时先以15℃/min的速度一段升温至860℃，保温40min后以10℃/min的速度一段降温至300℃，保温8min后，以15℃/min的速度二段升温至400℃，保温45min，再先以2℃/min的速度三段升温至520℃，保温30min后以5℃/min的速度二段降温至室温即可。
[0032]上述铝钛氮合金线的制备方法如下：
[0033]在氩气氛围下，将铝粉与氮化钛粉末按质量比5:1混合熔炼、铸造成棒材后经82道次拉拔加工成丝即可。
[0034]实施例2：
[0035]一种低碳高强合金材料，按质量百分比计，包括：
[0036]C：0.13％、Si：1.15％、Al：0.14％、Mn：0.75％、Cr：3.5％、Ti：0.06％、N：0.005％、Ni：1.2％、Mo：0.33％、Nb：0.18％、Y：0.25％、La 0.012％、P：0.0005％、S：0.0002％、余量为Fe和其它不可避免杂质。
[0037]上述低碳高强合金材料的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳高强合金材料，其特征在于，按质量百分比计，包括：C：0.1
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0.2％、Si：0.8
‑
1.2％、Al：0.1
‑
0.3％、Mn：0.65
‑
0.8％、Cr：3.5
‑
5％、Ti+N：0.055
‑
0.08％、Ni：1
‑
1.4％、Mo：0.25
‑
0.45％、Nb：0.12
‑
0.2％、Y：0.2
‑
0.25％、La 0.01
‑
0.05％、P：≤0.001％、S：≤0.001％、余量为Fe和其它不可避免杂质。2.如权利要求1所述的低碳高强合金材料，其特征在于，按质量百分比计，包括：C：0.13％、Si：1.15％、Al：0.14％、Mn：0.75％、Cr：3.5％、Ti+N：0.065％、Ni：1.2％、Mo：0.33％、Nb：0.18％、Y：0.25％、La 0.012％、P：≤0.001％、S：≤0.001％、余量为Fe和其它不可避免杂质。3.如权利要求1所述的低碳高强合金材料，其特征在于，Ti和N的质量比为5
‑
15：1。4.如权利要求1所述的低碳高强合金材料，其特征在于，Ti和N的质量比为12：1。5.一种如权利要求1
‑
4中任一项所述的低碳高强合金材料的制备方法，其特征在于，具体如下：S1、将原料熔化得到合金液；S2、对合金液成分进行调整；S3、浇铸得到铸锭；S4、对铸锭进行锻造...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢艳云，邱佳，刘少娟，
申请(专利权)人：长沙超金刚机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：