CN101445890B - 一种高强度低磁钢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低磁锻钢材料技术领域，主要提出一种高强度低磁钢；所述高强度低磁钢的成分及质量百分比为：0.24～0.38％C、14.5～16.5％Mn、3.0～4.0％Ni、1.3～1.9％Mo、0.6～1.6％V、0.2～0.4％Nb、≤0.03％S、≤0.03％P，余量为Fe。本发明的高强度低磁钢有以下优点：1)具有较高的强度和良好的综合力学性能：Rm≥830MPa、Rp0.2≥640MPa、A≥18％、Z≥35％、Aku≥59J。2)具有低的相对磁导率：μr≤1.01。3)不含Cr，含Ni、Mo等贵金属元素少，造价较低。本发明低磁钢已用于船舶的横梁、主回转轴等部件，也可应用于制造对材料有低磁性能要求且要求高强度的部件。
Description
技术领域
本发明涉及低磁锻钢材料技术领域，主要提出一种高强度低磁钢，应用于对材料有低磁要求且要求高强度的锻钢。
背景技术
低磁钢的组织均为奥氏体，而奥氏体钢的强度普遍较低，Rp0.2大多在400Mpa以下，不能满足有些工况的要求，严重制约了对低磁性能有要求的设备的发展和低磁钢的应用。
专利搜索的结果显示，含有“低磁钢”或“无磁钢”关键词材料技术领域的发明专利共有8项：90107850.6、93121570.6、93115802.8、200510050833.x、200510017983.0、200610132409.4、200610165376.3、200610145598.9，这8项发明均含有10％以上的Cr，后两种还含有12％以上的Ni，而本发明不含Cr，Ni的含量也很低。
目前，世界上早期主要采用Ni系、Cr-Ni系、Mn系(含Mn-Al系和Mn-Cr系)及Mn-Ni系等。近期的则有Cr-Ni-Mn系、Cr-Ni-Mn-Mo系及Cr-Ni-Mn-Mo-N系等。前者为非强化型低磁钢，强度较低，后者为强化型低磁钢，主要采用的强化手段有：固溶强化、形变强化、时效强化等。
固溶强化低磁钢采用有效的强化元素N等，可使低磁钢的屈服强度有所提高，但受冶炼、锻造工艺及设备条件的限制，而不能随意添加合金元素且强度不能提的太高。形变强化是提高低磁钢强度的一条重要途径，但由于受工艺及设备条件的限制，往往不能随意进行。时效强化低磁钢的特点是：在奥氏体、合金化的基础上，加入适量的时效强化元素(如V等)，再通过适当的热处理来获得高强度，这类低磁钢大多含有较高Cr、Ni等贵金属，造价较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种以Mn、Ni、Mo为主加元素的高强度低磁钢。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供的高强度低磁钢含有以下成分，各成分的质量百分比为：
0.24～0.38％C、14.5～16.5％Mn、3.0～4.0％Ni、1.3～1.9％Mo、0.6～1.6％V、0.2～0.4％Nb、≤0.03％S、≤0.03％P，余量为Fe。
在成分设计上，C是很强的奥氏体生成元素，是利用固溶强化提高合金强度的元素；Mn也是奥氏体生成元素，为了得到稳定的奥氏体，Mn含量确定在15％左右，太少力学性能要下降，太多会使材料热加工性和冷加工性显著恶化；Ni能稳定奥氏体相，减小基体组织的加工硬化倾向，提高基体组织的塑性和韧性，但超过10％强度会降低，成本也较高；V是高Mn系奥氏体钢最有效的时效强化元素，一定的C和V在热时效过程中，形成钒的碳化物均匀分布于基体中，强化基体组织；加入Mo主要是延缓时效过程从而使碳化物能均匀弥散地分布于基体之中，同时Mo对改善点蚀倾向有好处；Nb的加入是为了细化晶粒，同时能形成碳化物相。
采用感应熔炼+电渣重溶、锻造成型、热处理、机加工等工序生产出产品。
本发明的高强度低磁钢有以下优点：
1.具有就较高的强度和良好的综合力学性能：Rm≥830MPa、Rp0.2≥640MPa、A≥18％、Z≥35％、Aku≥59J。
2.具有低的相对磁导率：μr≤1.01。
3.不含Cr，含Ni、Mo等贵金属元素少，造价较低。
本发明低磁钢已用于船舶的横梁、主回转轴等部件，也可应用于制造对材料有低磁性能要求且要求高强度的部件。
具体实施方式
实施例1
本发明以废钢、普通锰铁(中、低碳锰铁)或金属锰、电解镍、钼铁、钒铁和铌铁为原材料。具体配比为：0.24％C、14.5％Mn、3.0％Ni、1.3％Mo、0.6％V、0.2％Nb、≤0.03％S、≤0.03％P，余量为Fe。
按此配比在中频感应炉中熔炼，先加入废钢、电解镍、钼铁，熔清后再加入普通锰铁或金属锰、钒铁、铌铁，最后加入金属铝进行终脱氧，钢液要充分脱氧，出钢温度1580～1650℃，浇注温度1520～1580℃，快速浇注成电极。为获得纯净和致密的钢锭采用电渣重熔精炼。高Mn钢导热系数低、线膨胀系数大，入炉温度不能高，低于400℃入炉，缓慢加热，在1150℃～1180℃保温3小时，在1150℃～850℃温度范围内锻造成型，钢锭要充分变形，锻造比大于3。热处理温度为1100℃，根据工件大小，均热后保温2小时出炉水冷。进行机械加工生产出产品。
实施例2
本发明高强度低磁钢的成分及配比如下：0.3％C、15.5％Mn、3.5％Ni、1.6％Mo、1.0％V、0.3％Nb、≤0.03％S、≤0.03％P，其余为Fe。
低磁钢的制备方法如实施例1。
实施例3
低磁钢的配方如下：0.38％C、16.5％Mn、4.0％Ni、1.9％Mo、1.6％V、0.4％Nb、≤0.03％S、≤0.03％P，其余为Fe。
低磁钢的制备方法如实施例1。
3种实施例生产的试样的性能见下表：
| Rp0.2 (MPa) | Rm (MPa) | A(％) | Z(％) | Aku(J) | μr | |
| 标准 | ≥640 | ≥830 | ≥18 | ≥35 | ≥59 | ≤1.01 |
| 实施例1 | 675，682 | 949，961 | 29，36 | 55，48 | 137，104，104 | 1.003 |
| 实施例2 | 691，725 | 1020，1030 | 23，24 | 38，39 | 83，75，96 | 1.003 |
| 实施例3 | 895，854 | 1021，970 | 32，22 | 50，41 | 149，138，128 | 1.006 |
Claims (1)
1.一种高强度低磁钢，其特征在于：所述高强度低磁钢的成分及质量百分比为：0.24～0.38％C、14.5～16.5％Mn、3.0～4.0％Ni、1.3～1.9％Mo、0.6～1.6％V、0.2～0.4％Nb、≤0.03％S、≤0.03％P，余量为Fe，所述高强度低磁钢Rm≥830MPa，Rp0.2≥640MPa，相对磁导率μr≤1.01。
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