一种Fe-Mn系高强度高阻尼合金的制备方法技术

本发明专利技术提供一种Fe

【技术实现步骤摘要】
一种Fe
‑
Mn系高强度高阻尼合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及阻尼合金领域，特别是指一种Fe
‑
Mn系高强度高阻尼合金及其制备方法。与现有的阻尼合金相比，用该工艺方法制备Fe
‑
Mn合金的阻尼性能和力学性能更好。

技术介绍

[0002]噪声污染作为日趋突出的生态问题被民众和社会日趋重视，因此可有效减少振动和噪音的高强阻尼材料愈发受到关注，并具有广阔的应用前景。Fe
‑
Mn合金具有高强度、高阻尼性能且生产成本较低，在目前常用的阻尼合金材料中具有显著的优势。
[0003]现有的研究表明，Fe
‑
Mn合金中阻尼性能和力学性能彼此相互制约。例如专利技术专利ZL201410143007.9公开了一种提高高强度Fe
‑
Mn基阻尼合金阻尼性能的方法。该方法先将Fe
‑
Mn基合金固溶处理，然后再时效处理，最后室温变形，但是该方法制备的Fe
‑
Mn阻尼合金力学性能较低，其中屈服强度只有300MPa。专利技术专利CN201610629730.7公开了一种含1％(wt)Nb元素Fe
‑
Mn阻尼合金及其制备方法。该方法虽然使用热轧工艺，但是长时间固溶处理工艺恶化合金的力学性能，最大抗拉强度只有670MPa。该合金在变温区的阻尼损耗因子虽然较高，但是Nb溶质元素易偏析在晶界和层错等缺陷处，对不全位错移动产生钉扎，恶化阻尼性能，使得常温条件下阻尼性能不突出，限制了阻尼合金的推广使用。专利技术专利CN201710858255.5公开了一种宽变振幅高阻尼的铁基复合合金及其制备方法。该方法提供的铁基复合合金的表面是一层铁素体，芯部是奥氏体和ε马氏体。该方法制备的合金在宽应变振幅下具有良好的阻尼性能，但是该合金大量的铁素体使得材料力学性能较差，且该方法无变形工艺，只适合单独零件加工，无法与当今金属材料主流的轧制变形工艺相结合。因此，亟需一种制备Fe
‑
Mn系高强度高阻尼材料的工艺方法。

技术实现思路

[0004]为了克服现有方法制备的Fe
‑
Mn系阻尼合金强度不足的问题，本专利技术提供了Fe
‑
Mn系高强度高阻尼合金及其制备方法。该方法通过钢的冶炼与凝固、铸锭开坯后的热连轧，并在750～950℃高温区间直接退火1～300分钟后冷至室温，获得抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥400MPa的高强热轧阻尼合金；热连轧后，经酸洗和冷轧至厚1～3mm，将冷轧板以≥10℃加热至650～800℃保温1～200分钟后水冷至室温，获得屈服强度≥640MPa，抗拉强度≥900MPa冷轧板。通过退火温度和时间调控再结晶程度，Nb、C元素抑制再结晶晶粒长大，使材料具有未再结晶和再结晶复合组织结构。未再结晶区的板块状ε马氏体组织提供优异的力学性能，再结晶区的奥氏体和片层状马氏体提供优异的阻尼性能。制备出一种高强度高阻尼Fe
‑
Mn基合金。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案：一种Fe
‑
Mn系高强度高阻尼合金的制备方法，合金质量百分含量的元素组分：C 0～0.1％，Mn 15～30％，Nb0.1～1％，P≤0.02wt％，S≤0.02wt％，余量为Fe；制备步骤如下：
[0006](1)合金的冶炼与凝固：通过感应炉、电炉等冶炼装置，冶炼获得上述成分范围的
钢液，之后浇注入铸造装置凝固得到板坯或得到铸锭后锻造成板坯；
[0007](2)将步骤(1)中的板坯进行热轧：板坯由热轧机经3～20道次轧制，最终轧制厚度约为2～20mm，后空冷至室温；
[0008](3)将步骤(2)中得到的热轧板进行两种热处理：一是在750～950℃高温区间直接退火1～300分钟后冷至室温；二是在500～650℃低温区间软化退火1～20小时后冷至室温；
[0009](4)将步骤(3)中低温区间软化退火的热轧板酸洗，并冷轧至1～3mm；
[0010](5)对步骤(4)中得到的冷轧板进行退火处理；加热至650～800℃保温1～200分钟后水冷至室温。
[0011]进一步地，按照步骤(2)热轧工艺中终轧温度控制在≥950℃，热轧总压下率≥70％，可以保证在热轧过程中发生动态再结晶且NbC可以析出。
[0012]进一步地，按照步骤(2)中的热轧板组织主要为ε马氏体、残余奥氏体，以及少量的α'马氏体。其中ε马氏体形貌分为板块状和片层状，残余奥氏体由细小晶粒组成。
[0013]进一步地，按照步骤(3)所述步骤(3)热轧板在高温区直接退火时发生部分再结晶，再结晶分数在30～70％之间，退火时间(t,min)在750～950℃范围内随退火温度(T,℃)升高而下降，退火时间范围为3695
‑
7.1T+0.003T2≤t≤3064
‑
5.4T+0.002T2。冷却后组织由非再结晶区的块状ε马氏体、再结晶区的奥氏体和片层状ε马氏体组成。材料的抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥400MPa，总延伸率≥25％；振幅0.1％时阻尼性能对数衰减系数(δ)≥0.12。
[0014]进一步地，按照步骤(5)的冷轧板在保温时发生部分再结晶，再结晶分数在30～70％之间。退火时间(t,min)在650～800℃范围内随退火温度(T,℃)升高而下降，退火时间范围为2044
‑
5T+0.003T2≤t≤3155
‑
7.5T+0.004T2。冷却后组织由非再结晶区的块状ε马氏体、再结晶区的奥氏体和片层状ε马氏体组成。其屈服强度≥640MPa，抗拉强度≥900MPa，总延伸率≥20％，振幅0.1％时阻尼性能对数衰减系数(δ)≥0.09。
[0015]另外，钢中可另加以下一种或多种元素(质量百分含量)，进一步提高钢的性能：Cr 0.1～3.5％，Si 0.2～3.0％，Ti 0.02～0.35％，V 0.02～0.35％。
[0016]本专利技术的有益效果是：该制备方法通过钢的冶炼、凝固铸造、热加工(锻/轧)、退火等步骤后，制得抗拉强度≥700MPa高强度高阻尼性能热轧Fe
‑
Mn合金。以及经过酸洗和室温冷轧至1～3mm厚，然后在650～800℃某一温度保温1～200分钟后立即水冷，制得抗拉强度≥900MPa冷轧高强度高阻尼Fe
‑
Mn合金。该工艺通过控制再结晶程度实现未再结晶区的板块状ε马氏体和再结晶区的奥氏体和片层状ε马氏体复合组织结构，显著提高了Fe
‑
Mn合金的高力学性能，同时还保证优异的阻尼性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中C
‑1‑
3组合金热轧后升温至950℃保温10分钟后立即水冷至常温EBSD质量图；
[0018]图2为本专利技术实施例中C
‑2‑
2组合金冷轧后升温至700℃保温60分钟后立即水冷至常温E本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe
‑
Mn系高强度高阻尼合金的制备方法，其特征在于合金质量百分含量的元素组分：C 0～0.1％，Mn 15～30％，Nb 0.1～1％，P≤0.02wt％，S≤0.02wt％，余量为Fe；制备步骤如下：(1)合金的冶炼与凝固：通过感应炉、电炉冶炼装置，冶炼获得上述成分范围的钢液，之后浇注入铸造装置凝固得到板坯或得到铸锭后锻造成板坯；(2)将步骤(1)中的板坯进行热轧：板坯由热轧机经3～20道次轧制，最终轧制厚度约为2～20mm，后空冷至室温；(3)将步骤(2)中得到的热轧板进行两种热处理：一是在750～950℃高温区间直接退火1～300分钟后冷至室温；二是在500～650℃低温区间软化退火1～20小时后冷至室温；(4)将步骤(3)中低温区间软化退火的热轧板酸洗，并冷轧至1～3mm；(5)对步骤(4)中得到的冷轧板进行退火处理；将冷轧板以≥10℃加热至650～800℃保温1～200分钟后水冷至室温。2.根据权利要求1所述的一种Fe
‑
Mn系高强度高阻尼合金的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)热轧工艺的终轧温度控制在≥950℃，热轧总压下率≥70％，以保证热轧过程中发生动态再结晶且NbC可以析出。3.根据权利要求1所述的一种Fe
‑
Mn系高强度高阻尼合金的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)热轧板在高温区直接退火时发生部分再结晶，再结晶分数在30～70％之间，退火时间(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗海文，王玉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：