1.0721、1.0721、1.0721
上海隆进特殊钢有限公司
fe－mn－al系无磁钢
20世纪30年代，提出以锰代镍，以铝代铬的fe－mn－al－c系合金，是作为非腐蚀下部分替代较为昂贵的cr－ni系奥氏体不锈钢而产生的。由于具有度、无磁性、化、耐腐蚀、低密度和低成本等一系列优点而受到各国材料科学研究者的普遍。
1958年，ham及cairns等研究了合金成分为fe－34mn－10al－0.76c的mn－al－c钢，其抗拉强度达到750mpa，同时延伸率达到了70%。
sato等于1989年研究了fe－20/30mn－0/7al奥氏体钢在－196℃～25℃范围内的变形后的微观组织，发现钢中al的加入将会γ***ε的马氏体相变，同时促进了变形中形变孪晶的形成。
实验结果表明，具有较高mn含量以及al含量的钢种在层错能γ大约在20mj/m2时变形中更容易形成形变孪晶而不是γ***ε的马氏体相变。
随着汽车工业的飞速发展以及未来汽车制造正朝着轻量化、性和低能耗的方向发展，fe－mn－al－c钢一直以来主要设想作为汽车钢板和应用，因此，各国对于fe－mn－al－c系合金的研究工作主要集中在层错能、力学性能和变形中发生的形变孪晶、γ***ε马氏体相变等变形机制的探讨，而对其无磁性能的研究相对较少。
20世纪60年代，张彦生、师昌绪提出以较高的mn含量替代ni来奥氏体，并加入少量alγ***ε马氏体相变，在配制30个不同成分的fe－mn－al系高锰奥氏体钢的基础上研究了其组织结构、高低温瞬时力学性能、时效性能及化性能，并---利用适量的c、si元素，22%～25%mn和2.5%～4%al的合金成分范围发展低温无磁钢的可能性。
对fe－mn及fe－mn－al系高锰奥氏体钢的深入研究主要集中在二十世纪八十至九十年代，不仅其低温断裂行为进行了的研究，而且还深入地探讨了系列高锰奥氏体钢的磁性转变、低温组织和力学行为、变形及开裂机制、组织性及形化行为等重要问题。李依依等对fe－mn－al系相图的研究，证实高锰奥氏体钢中反铁磁转变点的存在，观察到此类合金中ε－马氏体层错重叠的极轴形核长大机制，这不仅为发展---温无磁钢提供了科学依据，而且对低温钢的合金化和马氏体相变的研究具有重要意义。
阿塞洛米塔尔(arcelormittal)钢铁公司与蒂森－克虏伯(tyhssenkrupp)钢铁公司合作fe－mn－c系高锰钢的冶炼工艺、成分设计和热加工处理等技术，成功将fe-23mn-0.6c高锰奥氏体钢板带材商业化，室温屈服强度599mpa，抗拉强度1162mpa，均匀延伸率达52.8%。
s.allain等提出了fe－mn－c系奥氏体钢的层错能计算模型，利用该模型准确了fe－22mn－0.6c钢在不同温度下的变形机制，认为当层错能≤18mj/mol时，变形将发生ε－马氏体相变;当层错能在12mj/mol～35mj/mol时，变产生形变孪晶。
o.bouaziz等介绍了nb、v、ti的添加对于fe－(17～22)mn－(0.6～0.9)c冷轧和退火奥氏体钢屈服强度增量的影响，认为当微合金元素添加量＜0.1%时，强化效果ti＞v＞nb。
在20世纪后半叶，由于电子信息产业高速发展和发电机、电动机组制造产生的强的推用，对高锰无磁结构钢也进行过大量的研究，发现mn13钢的韧性和焊接性差，无磁性也不，认为应该在此基础上发展高mn低c无磁结构钢。mn含量有利于---磁导率且处于较低水平;c含量有利于焊接性能，同时---无磁结构钢的线系数;加入适量的cr可钢材的耐蚀性。
行方二郎对度低磁钢，包括高ni、高mn－c、高cr－ni、高mn－cr以及高mn－cr－ni系低磁钢的强化及其材料性能进行了论述，给出了fe－mn－c和fe－mn－cr系低磁钢保持低磁性的合金成分范围，并在研究含v低磁钢中发现，添加v能使奥氏体无磁钢呈现---的析出硬化现象，与nb、ti等其它微合金元素相比，v的碳化物更容易高温固溶于奥氏体基体。时效中微细的vc弥散析出，与母相之间的共格性内部应变场的产生，使屈服强度达到980mpa以上，同时使基体的延性和韧性维持在一定程度，磁导率也保持在较低水平。
研究人员也和应用了大量的无磁钢铁材料，针对fe－mn－c系高锰无磁钢的研究中发现，当c含量在0.9%～1.2%，mn含量在22%～30%之间时，随着c、mn含量的，实验钢在4k～293k温度区间的力学性能，磁导率。a.dumay等通过热力学模型计算，研究了cu、cr、al和si的添加对于fe－mn－c系合金的层错能的影响规律，结果表明随着cr含量的，层错能下降。
15mn26al4低温无磁钢具有一定的强度、韧性和耐蚀性，但主要的是具有的奥氏体组织性，在液氢温度下使用不至于发生α＇马氏体型相变，也不会因形变而---产生ε马氏体相变，使钢材变脆。在fe－25mn钢中，将al含量到4%，则可以完全避免α＇马氏体和ε马氏体相变。研究15mn26al4无磁钢在不同变形量(17%、26%、36%、47%)、固溶、时效和负温处理(－170℃)对磁导率μ的影响时发现，随着变形量的，μ值;时效和负温处理状态下，μ值无明显变化，一般不超过1.005。15mn26al4无磁钢不含cr和ni，室温力学性能与1cr18ni9ti无磁不锈钢相当，屈服强度稍高，但耐腐蚀性能较差。20mn23al无磁钢在较宽的温度范围内具有的单相奥氏体组织，易于切削和焊接，表面优于15mn26al4，因此生产成本---。
30mn20al3和30mn23al4cr5两个钢种为中科院金属研究所张彦生等研制的低温无磁钢。与1cr18ni9ti不锈钢相比，30mn20al3无磁钢的强度和塑性较高，奥氏体性，磁导率低而电阻率高，成本只有其1/3左右，可在－196℃使用仍保持较高的低温性能，在对耐蚀性要求不高的能够完全替代1cr18ni9ti无磁不锈钢。
在研究中发现，fe－mn合金中加入al可以γ***ε及γ***ε***α＇相的转变，使马氏体转变温度，同时c对于奥氏体的作用更为---。而30mn23a14cr5无磁钢的低温韧性较高，低温奥氏体组织更为，时效变脆倾向很小，可应用于超导、低温工程等领域。
研究了30mn20al3无磁钢冷轧板经1000℃和800℃固溶处理后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化。该钢在变形量较小时，以滑移为主要变形机制;随着变形量增大，变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主。
经1000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃的大，变形中产生的形变孪晶较多，且随着变形量，形变孪晶可形成，出较强的twip效应。fe－mn系无磁结构钢因其不含或含有较少的ni、cr元素，不但力学---良，而且生产成本低廉，工艺相对简单，具有---的市场发展前景。
15mn26al4低温无磁钢具有一定的强度、韧性和耐蚀性，但主要的是具有的奥氏体组织性，在液氢温度下使用不至于发生α＇马氏体型相变，也不会因形变而---产生ε马氏体相变，使钢材变脆。在fe－25mn钢中，将al含量到4%，则可以完全避免α＇马氏体和ε马氏体相变。研究15mn26al4无磁钢在不同变形量(17%、26%、36%、47%)、固溶、时效和负温处理(－170℃)对磁导率μ的影响时发现，随着变形量的，μ值;时效和负温处理状态下，μ值无明显变化，一般不超过1.005。15mn26al4无磁钢不含cr和ni，室温力学性能与1cr18ni9ti无磁不锈钢相当，屈服强度稍高，但耐腐蚀性能较差。20mn23al无磁钢在较宽的温度范围内具有的单相奥氏体组织，易于切削和焊接，表面优于15mn26al4，因此生产成本---。
30mn20al3和30mn23al4cr5两个钢种为中科院金属研究所张彦生等研制的低温无磁钢。与1cr18ni9ti不锈钢相比，30mn20al3无磁钢的强度和塑性较高，奥氏体性，磁导率低而电阻率高，成本只有其1/3左右，可在－196℃使用仍保持较高的低温性能，在对耐蚀性要求不高的能够完全替代1cr18ni9ti无磁不锈钢。
在研究中发现，fe－mn合金中加入al可以γ***ε及γ***ε***α＇相的转变，使马氏体转变温度，同时c对于奥氏体的作用更为---。而30mn23a14cr5无磁钢的低温韧性较高，低温奥氏体组织更为，时效变脆倾向很小，可应用于超导、低温工程等领域。
研究了30mn20al3无磁钢冷轧板经1000℃和800℃固溶处理后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化。该钢在变形量较小时，以滑移为主要变形机制;随着变形量增大，变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主。
经1000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃的大，变形中产生的形变孪晶较多，且随着变形量，形变孪晶可形成，出较强的twip效应。fe－mn系无磁结构钢因其不含或含有较少的ni、cr元素，不但力学---良，而且生产成本低廉，工艺相对简单，具有---的市场发展前景。
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