【摘 要】
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本课题开发了一种奥氏体基轻质钢Fe-27.5Mn-7.4Al-1.0C-4.4Ni,通过添加Ni元素诱导析出金属间化合物,实现析出强化的目的。该试验钢的密度为6.73 g/cm3,较纯铁降低了约14.5%。研究了固溶处理、时效处理、形变时效处理、退火处理以及退火+时效处理对试验钢组织和性能的影响。主要研究结果如下:试验钢在950℃～1100℃固溶处理1 h后的组织为奥氏体以及分布在奥氏体基体上的B
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本课题开发了一种奥氏体基轻质钢Fe-27.5Mn-7.4Al-1.0C-4.4Ni,通过添加Ni元素诱导析出金属间化合物,实现析出强化的目的。该试验钢的密度为6.73 g/cm3,较纯铁降低了约14.5%。研究了固溶处理、时效处理、形变时效处理、退火处理以及退火+时效处理对试验钢组织和性能的影响。主要研究结果如下:试验钢在950℃～1100℃固溶处理1 h后的组织为奥氏体以及分布在奥氏体基体上的B2相。固溶温度升高导致奥氏体晶粒尺寸增大,B2相减少,强度和硬度随温度升高逐渐下降,而延伸率逐渐升高。1050℃固溶处理后,强塑积为52.5 GPa%（延伸率60.8%,抗拉强度864 MPa）,冲击功则高达353 J,综合力学性能优异。试验钢在1050℃固溶处理后,在不同温度（450℃、500℃、550℃、600℃）下进行保温10 h的时效处理。结果表明,时效处理后试验钢的组织为奥氏体和析出的细小颗粒状第二相。随时效温度升高,第二相先增加后减少。550℃时效处理后强度达到最大值,即734 MPa和992 MPa,较1050℃固溶处理后提高较多（屈服强度提高296MPa,抗拉强度提高128MPa）,而延伸率下降到47.1%。随时效温度升高,冲击功持续下降。试验钢在1050℃固溶处理后进行冷轧处理（压下量为60%）,冷轧处理后再在450℃～650℃时效处理10 h。冷轧后时效处理试样的组织以变形组织为主,600℃时效处理后晶界上分布着细小的析出相,温度升高到650℃时,析出相增多并且粗化。450℃～650℃时效处理后,试验钢的强度较固溶时效处理后显著增大,并且随温度升高先增大后减小,600℃时效处理后强度最高,屈服强度达到了 1597 MPa,抗拉强度高达1766 MPa。试验钢在1050℃固溶处理后进行冷轧处理（压下量为60%）,冷轧处理后再进行800℃～1000℃保温10 min的退火处理。随退火温度升高,再结晶程度不断增大,析出B2相的数量减少、晶粒尺寸呈增大趋势。试验钢在1000℃退火处理后组织全部转变为等轴再结晶晶粒。随退火温度升高,试验钢强度持续下降,延伸率持续增大,冲击功逐渐增大。冷轧试验钢在900℃退火后再在不同温度（500℃、550℃、600℃）下进行保温10 min的短时时效处理。研究表明,与900℃退火处理试样相比,这种退火+短时时效处理试样的组织中具有更多的析出相,且部分析出相的尺寸更加细小。500℃时效10 min试样的析出相为AlNi3相和NiAl相。温度升高,AlNi3相消失,只存在NiAl相。退火+时效试样的强度较900℃退火试样有不同程度的提高,而延伸率和冲击功稍微降低。550℃时效10 min后强度值最大,屈服强度、抗拉强度分别为882 MPa和1175 MPa,屈服强度较退火后提升了近100 MPa,而延伸率仅损失了 2.4%。
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