【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轻质钢，特别涉及一种铁素体基轻质钢及其制备方法。
技术介绍
1、轻质钢是汽车、船舶、管线、低温压力容器、航空航天等结构应用中理想的节能环保材料。轻质钢按组织来分，主要有铁素体轻质钢、奥氏体轻质钢、奥氏体基双相轻质钢、铁素体基双相轻质钢4类。目前的轻质钢都有各自优缺点，但均无法适应未来低密度、易焊接(冷速不敏感)、宽温域、高强度、高塑性、高韧性匹配等复杂环境要求。
2、例如，奥氏体轻质钢具有良好的强度和塑性，但是存在明显的韧脆转变现象，尤其是当al含量较高时，且韧脆转变机理尚不清楚。奥氏体基双相轻质钢表现为与奥氏体轻质钢类似的性能，且由于两相之间的变形不相容恶化了其冲击韧性。铁素体轻质钢塑性较低且表现为明显的脆断。传统铁素体基轻质钢al含量较低(＜6al)，且奥氏体含量较高，变形主要依靠奥氏体的twip和trip效应，密度降低有限，且存在明显的韧脆转变现象。
3、cn 114892084 a公开了“一种冲击韧性高的高强奥氏体轻质钢及其制造方法”，其化学成分按重量百分比为：mn：23-26％，al：6.90-8.20％，c：0.83-0.92％，si：0.15-0.35，cr：0.05-0.14％，cu：0.1-0.3％，nb：0.01-0.04，n≤0.10％，p<0.008，s<0.002，其余为铁和不可避免的杂质；采用淬火固溶工艺，对冷却制度要求高，不利于后续焊接应用，且无法在更低温度(如-196℃)应用。
4、cn 116288021 a公开了“一种高强韧性双相低
5、因此，如何提供一种冷速不敏感、宽温域使用的高强塑韧轻质钢成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述情况，本专利技术旨在提供一种铁素体基轻质钢及其制备方法，用于解决现有轻质钢的冷速敏感、使用温域较窄的问题之一。
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种铁素体基轻质钢，铁素体基轻质钢的组分以质量百分比计为：c0.04％～0.12％，mn 25.0％～36.0％，al 8.0％～10.0％，p＜0.02％，s＜0.01％，nb0.05％～1.0％，v 0.05％～1.0％，mo 0.5％～1.5％，w0.5％～1.5％；余量为fe及不可避免的微量杂质。
4、进一步的，铁素体基轻质钢的微观组织包括铁素体基体及基体上均匀分布的极细的do3纳米析出相颗粒和多边形块状奥氏体。
5、进一步的，铁素体基轻质钢的微观组织中，铁素体基体具有平面滑移特征。
6、进一步的，铁素体基轻质钢的微观组织中，奥氏体的体积百分数约为20％～35％，铁素体的体积百分数约为65％～80％。
7、进一步的，铁素体基轻质钢的-196℃的冲击功为95j以上。
8、本专利技术还提供了一种铁素体基轻质钢的制备方法，包括如下步骤：炼钢、板坯连铸或模铸、加热、轧制或锻造、冷却、固溶及固溶后的冷却处理工序。
9、进一步的，加热工序的步骤包括：将铸坯在1100～1200℃保温2～4h，进行均匀化处理。
10、进一步的，轧制或锻造工序的步骤包括：在830～1150℃内由热轧或锻造形成不同规格的棒材或板材。
11、进一步的，轧制或锻造后的冷却工序采用常规水冷、油冷或空冷。
12、进一步的，固溶工序的步骤包括：在950～1150℃进行高温固溶，固溶时间为30～240min。
13、与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
14、a)本专利技术的铁素体基轻质钢的成分设计思路为采用低c、高mn、高al含量，同时加入与c结合较强的nb、v、mo、w合金设计思路，通过组分控制，保证得到的组织是铁素体基体及基体上均匀分布的极细的纳米do3颗粒和多边形块状奥氏体，实现对κ碳化物析出的抑制。保证了本专利技术的铁素体基轻质钢的低温稳定性和强韧性。
15、b)本专利技术的铁素体基轻质钢通过低碳高铝设计，结合合适的制备方法，引入do3颗粒，通过改变铁素体的变形机制，即位错剪切极细的纳米do3颗粒，使铁素体的变形机制表现为平面滑移特征，这极大的改善了材料的强塑韧性。此外，多边形铁素体基体上均匀分布的多边形块状奥氏体和纳米do3析出相，极大的降低了两相之间的变形不相容，进一步改善了材料的强塑韧性。
16、c)本专利技术的铁素体基轻质钢的密度较低(例如6.8～7.0g/cm3)，本专利技术的铁素体基轻质钢的室温性能如下：rt0.5为425mpa以上(例如425～470mpa)，rm为740mpa以上(例如741～755mpa)，a为38％以上(例如38.5％～41％)，冲击功130j以上(例如134～166j)；本专利技术的铁素体基轻质钢的-196℃性能如下：rt0.5为820mpa以上(例如820～930mpa)，rm为1160mpa以上(例如1161～1190mpa)，a为38％以上(例如38％～41％)，冲击功95j以上(例如95～122j)。本专利技术的铁素体基轻质钢的室温至-196℃的强度、韧性均较好，突破了bcc结构韧脆转变的难题，较传统铁素体基轻质钢密度更低、低温性能更好，使用温域更宽，可以广泛用于汽车、船舶、管线、低温压力容器、航空航天等领域。
17、d)本专利技术的铁素体基轻质钢通过抑制κ-碳化物析出降低组织性能对冷却工艺的要求，冷速不敏感，制备过程中对冷却工艺的要求较低，制备方法简单。
18、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的组分以质量百分比计为：C 0.04％～0.12％，Mn 25.0％～36.0％，Al 8.0％～10.0％，P＜0.02％，S＜0.01％，Nb0.05％～1.0％，V 0.05％～1.0％，Mo 0.5％～1.5％，W 0.5％～1.5％；余量为Fe及不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的微观组织包括铁素体基体及基体上均匀分布的极细的DO3纳米析出相颗粒和多边形块状奥氏体。
3.根据权利要求2所述的铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的微观组织中，铁素体基体具有平面滑移特征。
4.根据权利要求2所述的铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的微观组织中，奥氏体的体积百分数为20％～35％，铁素体的体积百分数为65％～80％。
5.根据权利要求1至4任一项所述的铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的-196℃的冲击功为95J以上。
6.一种权利要求1至5任一项所述的铁素体基轻质钢的制备
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热工序的步骤包括：将铸坯在1100～1200℃保温2～4h，进行均匀化处理。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，轧制或锻造工序的步骤包括：在830～1150℃内由热轧或锻造形成不同规格的棒材或板材。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，轧制或锻造后的冷却工序采用常规水冷、油冷或空冷。
10.根据权利要求6至9任一项所述的制备方法，其特征在于，固溶工序的步骤包括：在950～1150℃进行高温固溶，固溶时间为30～240min。
...【技术特征摘要】
1.一种铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的组分以质量百分比计为：c 0.04％～0.12％，mn 25.0％～36.0％，al 8.0％～10.0％，p＜0.02％，s＜0.01％，nb0.05％～1.0％，v 0.05％～1.0％，mo 0.5％～1.5％，w 0.5％～1.5％；余量为fe及不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的微观组织包括铁素体基体及基体上均匀分布的极细的do3纳米析出相颗粒和多边形块状奥氏体。
3.根据权利要求2所述的铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的微观组织中，铁素体基体具有平面滑移特征。
4.根据权利要求2所述的铁素体基轻质钢，其特征在于，所述铁素体基轻质钢的微观组织中，奥氏体的体积百分数为20％～35％，铁素体的体积百分数为65％～80％。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹文全，亢庆峰，王辉，王存宇，徐海峰，俞峰，梁剑雄，翁宇庆，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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