本發(fā)明涉及鐵基非晶復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及高強(qiáng)韌非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼。
背景技術(shù)：
鋼鐵是當(dāng)今主導(dǎo)結(jié)構(gòu)材料，探索兼具高強(qiáng)度和韌塑性的高性能結(jié)構(gòu)鋼一直是金屬材料領(lǐng)域的追求目標(biāo)。非晶鋼其內(nèi)部組織保留了液態(tài)熔體的結(jié)構(gòu)，無位錯、晶界、偏析等結(jié)晶缺陷，室溫下其強(qiáng)度、硬度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的Mg合金、Ti合金和超強(qiáng)鋼等，且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、抗磨耐蝕，能夠用于防腐、高耐磨表面硬化和輕量化部件、抗腐蝕部件等方面。但是，由于成分不可或缺的類金屬和非金屬組元存在，特殊的化學(xué)鍵能使其具有超高強(qiáng)度的同時塑性變形能力非常有限，嚴(yán)重制約了非晶鋼作為高性能結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)韌非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼。
本發(fā)明是一種非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼，按重量百分比計，其組方為：C：0.02~0.2%；Mn：13%~16%；Si：3%~5%；Cr：10%~12%；Re：0~2%，其余為Fe元素。
本發(fā)明的有益效果在于：所發(fā)明的復(fù)合材料其組織為γ奧氏體相+非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)，在應(yīng)力誘導(dǎo)下發(fā)生γ奧氏體→ε馬氏體相變對金屬玻璃基體增強(qiáng)增韌，其屈強(qiáng)比低，既易發(fā)生塑性變形，同時又能通過其優(yōu)良的加工硬化能力達(dá)到高強(qiáng)度。
具體實施方式
本發(fā)明是一種非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼，按重量百分比計，其組方為：C：0.02~0.2%；Mn：13%~16%；Si：3%~5%；Cr：10%~12%；Re：0~2%，其余為Fe元素。
根據(jù)上述的非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼，按重量百分比計，其組方為：C：0.2%；Mn：15%；Si：5%；Cr：12%；Re：0~1.4%，其余為Fe元素；Re 為Y，或Nd，或Ce，或Dy。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：由TRIP效應(yīng)韌塑化準(zhǔn)脆性高強(qiáng)非晶鋼，由非晶基體中原位析出過冷奧氏體相，在應(yīng)力誘導(dǎo)下產(chǎn)生γ→ε馬氏體相變對非晶基體增強(qiáng)增韌。
添加 Mn元素，能夠在 γFe中無限固溶，降低 Ms，有效降低層錯能Γ，而且能夠避免 α’馬氏體的產(chǎn)生，但同時使 TN升高，奧氏體在 TN點發(fā)生順磁→反磁，在 γ中反磁有序，磁性轉(zhuǎn)變使奧氏體穩(wěn)定化，不利于應(yīng)力誘發(fā) ε馬氏體轉(zhuǎn)變，因此 Mn含量應(yīng)優(yōu)化適中；Si元素能夠強(qiáng)化奧氏體，降低層錯能 Γ和 TN，促進(jìn)馬氏體相轉(zhuǎn)變，另一方面，類金屬與金屬組元有負(fù)的較大原子對混合焓，使類金屬原子周圍被金屬原子包圍，降低了同類原子的作用使系統(tǒng)能量降低更加穩(wěn)定，提高了非晶的形成能力，但是過量會使合金脆化；Cr元素提高奧氏體強(qiáng)度，降低誘發(fā)馬氏體所需的臨界應(yīng)力，改善合金的耐蝕性；C元素能夠強(qiáng)化奧氏體，抑制不同層面上馬氏體的交叉；稀土元素能夠有效降低層錯能，降低 Ms和 TN溫度，并固溶強(qiáng)化奧氏體增加加工硬化指數(shù)，同時細(xì)化晶粒，改善流動性和鑄造性能，另一方面由于其大的原子尺寸和親氧凈化作用，能夠有效提高非晶熱穩(wěn)定性，抑制異質(zhì)形核，提高基體的非晶形成能力。
比較好的選擇：新型非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼，按重量百分比包括如下成份：C：0.2%；Mn：15%；Si：5%；Cr：12%；Re(Y、Nd、Ce或Dy)：0-1.4%，其余為Fe和雜質(zhì)元素。
下面通過實施例詳述本發(fā)明。實施例的冶煉是在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行，其化學(xué)成分列于表1，鋼錠均采用相同規(guī)格的銅模鑄造成試棒再進(jìn)行室溫力學(xué)性能測試，檢測結(jié)果列于表2。
表1是本發(fā)明實施例非晶鋼的化學(xué)成分(按重量百分?jǐn)?shù)計)。
表2是本發(fā)明實施例非晶鋼的室溫壓縮力學(xué)性能，室溫壓縮實驗按GB/T7314 -2005金屬材料室溫壓縮試驗方法進(jìn)行。
表2中所列室溫壓縮力學(xué)性能測試結(jié)果表明，本發(fā)明實施例力學(xué)性能其斷裂強(qiáng)度超過2.4GPa，而屈服強(qiáng)度僅為350-600MPa，并且在屈服后存在一個非常長的加工硬化過程，非晶鋼同時具有高強(qiáng)度和大的塑韌性。