一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢及其制备方法，其耐候型孪生诱发塑性钢包含的组分及各组分的质量分数如下：C：0.15~0.35%；Al：2.5~3.5%；Cr：2.5~5.5%；Cu：0.4~1.2%；Mn：28~30%；Si：≤0.5%；P：≤0.005％；S：≤0.005％；余量的Fe；其制备方法，包括以下步骤：熔炼成锭及高温粗锻；钢锭中温二次敏化及循环锻；棒材加工及固溶热处理。本发明专利技术通过对传统30Mn3Al3Si型孪生诱发塑性钢进行少量的铬、铜合金化，提升其自腐蚀电位，同时增加一定的固溶碳元素，利用中温敏化区析出的Cr

【技术实现步骤摘要】
一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种合金钢设计与加工
，具体涉及一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]孪生诱发塑性钢是一种以孪晶为主要变形机制的奥氏体钢，因变形过程中产生大量形变孪晶，同时形变孪晶的生成进一步切割奥氏体晶粒，不断降低位错运动的平均自由程，使得材料同时具有良好的应变硬化能力和极佳均匀延伸率。从而使得该材料在抗冲击、防爆、减震等缓冲吸能结构中具有广泛应用前景。
[0003]锰元素是孪生诱发塑性钢中主要的奥氏体稳定元素，然而锰元素存在电极电位过低的缺点，大大降低了孪生诱发塑性钢的耐腐蚀能力。在西北部高地震烈度的无人区，高级别缓冲吸能构件的养护成本较高，且面临昼夜温差大，风沙等气候腐蚀将严重影响缓冲吸能构建的使用寿命，因此需设计具有良好强塑积(抗拉强度和延伸率的成积)且具有一定耐候性的孪生诱发塑性钢。
[0004]铬、铜等元素均属于高电极电位元素，同时在奥氏体中具有一定的固溶能力，在孪生诱发塑性钢中采用铬铜复合合金化策略有利于提升孪生诱发塑性钢的自腐蚀电位和耐候性能。然而铬元素是一种铁素体形成元素，过高的铬含量不仅容易导致铁素体相的出现，还容易引起孪晶诱发塑性钢层错能变化而损害其塑韧性。同时过高的铬元素含量容易导致Cr23C6碳化物的大量存在，不利于材料的耐腐蚀性。因此如何选择合金化策略，在不损害孪生诱发塑性钢机械性能的前提下，进一步提升其耐候性能是亟待解决的难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢及其制备方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢，
[0007]耐候型孪生诱发塑性钢包含的组分及各组分的质量分数如下：
[0008][0009][0010]余量的Fe以及不可避免的杂质。
[0011]更进一步的，所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中C质量百分百比为0.15～0.35％，过低的碳含量设计不足以形成一定量的Cr
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C6碳化物，进而影响中温敏化区的循环锻工艺。
[0012]更进一步的，所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中C质量百分百比为0.15～0.35％，过高的碳含量涉及导致Cr
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C6碳化物量过多，进而导致完全固溶温度过高，奥氏体晶粒过于出大，不利于孪生诱发塑性钢的综合强韧性。
[0013]更进一步的，所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中Cr质量百分百比为2.5～5.5％，过低的铬含量一方面无法形成足够的Cr
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C6碳化物，影响中温敏化区循环锻工艺优化机械性能。
[0014]更进一步的，所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中Cr质量百分百比为2.5～5.5％，过高的铬含量一方面引起Cr
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C6碳化物增多，另一方面导致中温区铁素体的出现，不利于其机械性能。
[0015]更进一步的，所述耐候型孪生诱发塑性钢的金相组织为等轴奥氏体晶粒。
[0016]一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢及其制备方法，包括以下步骤：
[0017]a.熔炼成锭及高温粗锻
[0018]按成分设计目标要求，将原料加入到真空感应炉内，并在惰性气体保护下进行熔炼，熔炼结束后浇注成钢锭；并将钢锭锻造成方坯；
[0019]b.钢锭中温二次敏化及循环锻
[0020]将方坯放置于中温加热炉进行敏化处理，敏化温度根据终态合金成分而定，第一次敏化处理，经一火锻造至一号圆棒；
[0021]重新回炉进行第二次敏化处理，经精锻至二号圆棒，自然冷却至室温；
[0022]随后再次进行循环锻；通过控制析出均匀弥散的Cr
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C6碳化物，有助于后续固溶处理时奥氏体晶粒的细化；
[0023]c.棒材加工及固溶热处理
[0024]将圆棒根据零件尺寸保留加工余料后切割成段，在电阻炉内加热，固溶温度根据终态合金成分而定，出炉浇水冷却或油淬处理，得到成品。
[0025]本专利技术的有益效果如下：
[0026]本专利技术通过对传统30Mn3Al3Si型孪生诱发塑性钢进行少量的铬、铜合金化，提升其自腐蚀电位，同时增加一定的固溶碳元素，利用中温敏化区析出的Cr
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C6碳化物弥散钉扎奥氏体晶界及形变带，结合中温循环锻工艺及终态低温固溶热处理工艺，制备出具有良好强塑性和耐候性的孪生诱发塑性钢产品。
[0027]本专利技术相对常规孪生诱发塑性钢具有优异的耐候性，同时保持优异的形变吸能性，大大提升吸能构件在大气中的使用寿命，降低维护成本。
附图说明
[0028]图1为本专利技术中主要工艺及对应组织示意图；
[0029]图2为本专利技术施例1的相图及中温敏化区的Cr23C6相比例；
[0030]图3为本专利技术实施例1中温敏化处理及锻造后冷却至室温的扫描形貌；
[0031]图4为本专利技术实施例1与对比例在相同环境箱模拟腐蚀后宏观形貌及金相对比图；
具体实施方式
[0032]以下，参照附图和实施例对本专利技术进行详细说明：
[0033]如图1～4所示，一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢，
[0034]耐候型孪生诱发塑性钢包含的组分及各组分的质量分数如下：
[0035][0036]余量的Fe以及不可避免的杂质。
[0037]所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中C质量百分百比为0.15～0.35％，过低的碳含量设计不足以形成一定量的Cr
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C6碳化物，进而影响中温敏化区的循环锻工艺。
[0038]所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中C质量百分百比为0.15～0.35％，过高的碳含量涉及导致Cr
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C6碳化物量过多，进而导致完全固溶温度过高，奥氏体晶粒过于出大，不利于孪生诱发塑性钢的综合强韧性。
[0039]所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中Cr质量百分百比为2.5～5.5％，过低的铬含量一方面无法形成足够的Cr
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C6碳化物，影响中温敏化区循环锻工艺优化机械性能。
[0040]所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中Cr质量百分百比为2.5～5.5％，过高的铬含量一方面引起Cr
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C6碳化物增多，另一方面导致中温区铁素体的出现，不利于其机械性能。
[0041]所述耐候型孪生诱发塑性钢的金相组织为等轴奥氏体晶粒。
[0042]所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中Cu质量百分百比为0.4～1.2％。铜含量可以有效固溶在奥氏体基体中进而提升其电极电位。
[0043]但是过高的铜含量导致完全固溶温度升高，甚至出现奥氏体高温晶界脆化。
[0044]所述耐候型孪生诱发塑性钢的金相组织为等轴奥氏体晶粒。耐候型孪生诱发塑性钢的力学性能为：屈服强度300～450MPa，抗拉强度590～880MPa，断后伸长率65～75％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢，其特征在于：耐候型孪生诱发塑性钢包含的组分及各组分的质量分数如下：余量的Fe以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢，其特征在于：所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中C质量百分百比为0.15～0.35％，过低的碳含量设计不足以形成一定量的Cr
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C6碳化物，进而影响中温敏化区的循环锻工艺。3.根据权利要求1所述的一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢，其特征在于：所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中C质量百分百比为0.15～0.35％，过高的碳含量涉及导致Cr
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C6碳化物量过多，进而导致完全固溶温度过高，奥氏体晶粒过于出大，不利于孪生诱发塑性钢的综合强韧性。4.根据权利要求1所述的一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢，其特征在于：所述耐候型孪生诱发塑性钢成分中Cr质量百分百比为2.5～5.5％，过低的铬含量一方面无法形成足够的Cr
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C6碳化物，影响中温敏化区循环锻工艺优化机械性能。5.根据权利要求1所述的一种铬铜合金化耐候型孪生诱发塑性钢，其特征在于：所述耐候型...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，李宇，孙大斌，冯立波，李艳，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：