上海隆进特殊钢有限公司
无磁钢按使用性能划分,可分为奥氏体无磁不锈钢和无磁结构钢。
无磁结构钢多采用fe-mn系无磁钢,主要利用较高的mn、c含量在室温即奥氏体组织,主要包括fe-mn、fe-mn-cr和fe-mn-al系无磁结构钢。
fe-mn系无磁结构钢
工业上曾使用的种奥氏体钢是1882年英国冶金学家roberthadfield所的一种含锰钢,基本成分为11%~14%mn,0.9%~1.4%c,该钢水淬后因具有---的强度和韧性匹配,以及较高的耐磨性和加工硬化能力,得以广泛应用,因此这种含锰钢也被命名为hadfield钢。
对于一些只要求高韧、无磁性而对不锈性能要求不高的零部件,为进一步这类无磁结构钢的生产成本,通常只依靠足够的mn和c(或n)含量来扩大奥氏体相区,室温奥氏体组织。
在fe-mn系合金的基础上,又逐渐发展出fe-mn-cr系、fe-mn-al系等多个系列的高锰奥氏体无磁钢。
与此同时,上海隆进针对强化无镍fe-mn和fe-mn-cr系高锰无磁钢经过热轧或热锻后利用冷加工硬化和时效硬化的强化效果及其对磁导率的影响进行了专门研究,提出冷加工硬化和时效硬化综合利用材料性能的方案,即采用半热锻(温加工)或锻后直接时效处理,通过冷加工变形使奥氏体晶粒内部产生滑移带,碳化物的析出部位,使其均匀弥散,以---的强塑性匹配。
德国是早对无磁钢进行研究并且将无磁钢单独化的之一,德国钢铁协会的fe-mn-c系无磁钢牌号为x120mn12和x35mn18,并给出了相应的热加工和水淬温度,经过不同的热处理工艺,无磁钢的屈服强rp0.2为250mpa~600mpa,抗拉强度rm为700mpa~900mpa,延伸率a为30%~40%,磁导率μ≤1.03,经冷变形强化后,磁导率μ升高到1.05~1.10。
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,变形过产生形变孪晶。
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。
无磁钢各牌号及用途
无磁钢50mn18cr5是典型的和使用普遍的锰铬系无磁性奥氏体护环钢。固溶处理后,进行半热变形强化或冷变形强化,以钢的强度,以不同护环类别的强度要求。用作汽轮发电机无磁性护环锻件及其他要求无磁性的零部件。
无磁钢50mn18cr3是典型的和使用普遍的锰铬系无磁性奥氏体护环钢。固溶处理后,进行半热变形强化或冷变形强化,以钢的强度,以不同护环类别的强度要求。用作汽轮发电机无磁性护环锻件及其他要求无磁性的零部件。
无磁钢50mn18cr4n是锰铬系无磁性奥氏体护环钢,在 50mn18cr4的基础上加氮而。氮能扩大和奥氏体,使钢强化。固溶处理后,进行半热变形强化或冷变形强化以不同类别的强度要求。用于汽轮发电机无磁性护环锻件及其他要求无磁性的零部件。
无磁钢50mn18cr4---钢/太钢/重特<电炉+炉外精炼> 无磁钢50mn18cr4wn是锰铬系无磁性奥氏体护环钢,在 50mn18cr4的基础上加钨、氮。钨使钢中碳化物沉淀较慢,氮扩大和奥氏体,使钢进一步强化。固溶处理后,进行半热变形强化或冷变形强化,以不同强度要求。用于汽轮发电机无磁性护环锻件及其他要求无磁性的零部件。
20mn23alv高锰低磁钢用来制造大型变压器内部结构件低磁板,该钢种具有极低的磁导率和---的力学性能及易加工性能,可以替代低磁奥氏体不锈钢及有色合金用于变压器、磁选机及电机等电器设备中不导磁部件的制造。 由于20mn23alv含锰量和含铝量高,目前---均使用模铸进行生产。可是模铸生产的钢锭表面难以---,同时钢水收得率及钢材轧制成材率也低。为此,特钢厂对该钢种拟改用连铸生产,因此,针对连铸生产的几大难点,开展了试验研究,以---下述可能出现的问题。
(1)因该钢种两相区大,引起柱状晶发达,影响铸坯。
(2)合金比例大,凝固速度低,难以连铸。
(3)高铝钢浇铸中,水口“结瘤”影响浇铸。
(4)保护渣液渣层易变性。
经过努力,根据该钢种的液相线温度,拟定出合理的连铸工艺,采用严格的保护浇铸措施和新的保护渣,终连铸试验成功,铸坯和热轧均不低于模铸钢。
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