最早的无磁钢-钜研金属:无磁钢发展史

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***早的无磁钢-钜研金属:无磁钢发展史


  阿塞洛米塔尔(ArcelorMittal)钢铁公司与蒂森-克虏伯(TyhssenKrupp)钢铁公司合作开发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,利用该模型准确预测了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,变形过程将发生ε-马氏体相变;当层错能在12mJ/mol~35mJ/mol时,变形过程中将产生形变孪晶。

  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有力的推动作用,日本对高锰无磁结构钢也进行过大量系统的研究,发现Mn13钢的韧性和焊接性差,无磁性也不稳定,认为应该在此基础上发展高Mn低C无磁结构钢。Mn含量提高有利于保证磁导率稳定且处于较低水平;降低C含量有利于改善焊接性能,同时大大降低无磁结构钢的线膨胀系数;加入适量的Cr可提高钢材的耐蚀性。

  行方二郎对高强度低磁钢,包括高Ni、高Mn-C、高Cr-Ni、高Mn-Cr以及高Mn-Cr-Ni系低磁钢的强化方法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低磁钢过程中发现,添加V能使奥氏体无磁钢呈现显著的析出硬化现象,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。时效过程中微细的VC弥散析出,与母相之间的共格性导致内部应变场的产生,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。

  前苏联研究人员也开发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含量的增加,实验钢在4K~293K温度区间的力学性能得到提高,磁导率降低。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含量的提高,层错能下降。