本發(fā)明涉及鐵基非晶復合材料領(lǐng)域，特別是涉及高強韌非晶復合結(jié)構(gòu)鋼。

背景技術(shù)：

鋼鐵是當今主導結(jié)構(gòu)材料，探索兼具高強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。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，室溫下其強度、硬度遠高于傳統(tǒng)的Mg合金、Ti合金和超強鋼等，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，特殊的化學鍵能使其具有超高強度的同時塑性變形能力非常有限，嚴重制約了非晶鋼作為高性能結(jié)構(gòu)材料的應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高強韌非晶復合結(jié)構(gòu)鋼。

本發(fā)明是一種非晶復合結(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)明的復合材料其組織為γ奧氏體相+非晶復合結(jié)構(gòu)，在應力誘導下發(fā)生γ奧氏體→ε馬氏體相變對金屬玻璃基體增強增韌，其屈強比低，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到高強度。

具體實施方式

本發(fā)明是一種非晶復合結(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效應韌塑化準脆性高強非晶鋼，由非晶基體中原位析出過冷奧氏體相，在應力誘導下產(chǎn)生γ→ε馬氏體相變對非晶基體增強增韌。

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 T_N升高，奧氏體在 T_N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，不利于應力誘發(fā) ε馬氏體轉(zhuǎn)變，因此 Mn含量應優(yōu)化適中；Si元素能夠強化奧氏體，降低層錯能 Γ和 T_N，促進馬氏體相轉(zhuǎn)變，另一方面，類金屬與金屬組元有負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元素提高奧氏體強度，降低誘發(fā)馬氏體所需的臨界應力，改善合金的耐蝕性；C元素能夠強化奧氏體，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 T_N溫度，并固溶強化奧氏體增加加工硬化指數(shù)，同時細化晶粒，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爐中進行，其化學成分列于表1，鋼錠均采用相同規(guī)格的銅模鑄造成試棒再進行室溫力學性能測試，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成分(按重量百分數(shù)計)。

表2是本發(fā)明實施例非晶鋼的室溫壓縮力學性能，室溫壓縮實驗按GB/T7314 -2005金屬材料室溫壓縮試驗方法進行。

表2中所列室溫壓縮力學性能測試結(jié)果表明，本發(fā)明實施例力學性能其斷裂強度超過2.4GPa，而屈服強度僅為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度和大的塑韌性。