CN1690242A - 低温韧性优良的软磁结构钢板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
低温韧性优良的软磁结构钢板，其成分为(质量百分比)C 0.010％～0.040％、Si 0.50％～1.00％、Mn 1.00％～ 1.50％、P≤0.015％、S≤0.005％、AlS 0.50％～1.00％、Cr 0.20～0.50％、Cu 0.20％～0.60％、Ti 0.005％～0.02％、N 0.001％～0.008％、Ni 0.30～0.80％、Ca 10ppm～60ppm、其余为铁和不可避免的夹杂，Pcm≤0.20％。本发明实现软磁结构钢板的高强度、高韧性、优良焊接性及良好的电磁特性的有机统一，优化再结晶控轧和加速冷却工艺及后续缓冷工艺，使成品软磁结构钢板的晶粒尺寸在10～30μm，获得优异的机械性能、电磁性能和焊接性，特别适用于磁悬浮列车轨道中的必须吸收承载力、导向力和驱动力的侧面导向板。
Description
技术领域
本发明涉及一种软磁结构钢板及制造方法，特别涉及磁悬浮轨道梁用软磁结构钢板。
背景技术
用于磁悬浮的普通软磁结构钢板最先出现在德国，1999年德国蒂森钢铁股份公司在美国申请US 6287395“可高能焊接的软磁钢及其在磁悬浮铁轨部件上的应用”揭示了软磁结构钢板发明过程，US Patent6287395阐述了钢中各合金元素的作用，但实际冲击韧性较低，尤其0℃以下的低温冲击韧性很低，0℃横向冲击功在12J～57J之间，可能给列车运行带来隐患；同时磁感也不高，B40只有1.60T左右，尤其低磁场下磁感较低B3只有0.60T，电磁转化效率偏低，无效损耗大，电能损耗大，不能适应日益严格环境保护要求。
中国专利申请号01126937.5“磁悬浮列车用高性能软磁钢”，用于磁悬浮轨道梁的软磁结构钢板性能较德国发明有大幅度地提高，但其磁通密度、电阻率及低温冲击韧性仍然不够高(B40约1.60T～1.61T、B3约0.9T～1.00T、电阻率ρ约0.39～0.40μΩm，0℃Akv≥140J)，尤其冲击韧性在低于-10℃时，不能保证≥27J，焊接性也较差，焊接线能量只能控制在≤12kJ/cm才能保证热影响区(HAZ)0℃Akv≥27J因此，此种软磁结构钢板在比较寒冷的北方使用仍存在较大安全隐患。
中国专利申请号02136192.4“用于磁悬浮轨道梁的软磁结构钢板”性能前一专利01126937.5有大幅度地提高，其磁通密度、电阻率具有大幅度提高(B40约1.65T～1.68T、B3约1.15T～1.30T、电阻率ρ约0.42～0.45μΩm)，低温冲击韧性虽然提高幅度很大，Akv(-20℃)＞150J，焊接性也有大幅度提高，可以采用较大线能量焊接，模拟焊接热影响区(HAZ)-20℃Akv＞27J(模拟参数：峰值温度为1350℃、t8/5为50秒、单循环)，但是-20℃以下的母材和焊接接头的冲击韧性Akv波动很大，尤其是焊接热影响区存在局部脆性区(LBZ)，-20℃以下的Akv不能满足≥27J，同时工序比较复杂，生产成本也较高，需要离线常化热处理。
中国专利申请号03116097.2，不但制造工序简单，生产成本也较低，无需要离线常化热处理，而且钢板性能有大幅度地提高，尤其低温冲击韧性提高幅度很大，Akv(-30℃)≥100J，焊接性也有大幅度提高，可以采用较大线能量焊接，模拟焊接热影响区(HAZ)-30℃Akv≥21J(模拟参数：峰值温度为1350℃、t8/5为50秒、单循环)，但是-30℃以下的母材和焊接接头的冲击韧性Akv波动很大，尤其是焊接热影响区存在局部脆性区(LBZ)，-30℃以下的Akv不能总能满足≥27J，尤其研究发现高Si含量的合金体系决定了软磁结构钢板的低温韧性无法稳定地满足在-30℃以下寒冷地区的使用安全。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：进一步改善软磁结构钢板的母材和焊接热影响区-30℃以下的低温冲击韧性，确保软磁结构钢板在严寒地区(-30℃以下)使用的安全性，简化生产工艺，降低生产成本；并具有优良的电磁性能、优良的低温韧性、良好的焊接性，又具有高磁通密度、高电阻率以及优良的抗磁时效性、耐大气腐蚀性。
本发明的的技术解决方案是，彻底抛开高Si合金体系，充分发挥合金设计本身的潜能，实现软磁结构钢板的高强度、高韧性、优良焊接性及良好的电磁特性的有机统一，即采用极低C、中等Si含量、高Als、高Mn、中等Cr含量、铁磁性元素Ni合金化、加Ca或稀土元素REM处理、并采用控制Ti/N在2.5～3.2之间等技术手段，优化再结晶控轧和加速冷却工艺〖RCR+ACC或RCR+IDQ(Interrupted Direct Quenching)〗及后续缓冷工艺，使成品软磁结构钢板的晶粒尺寸在10～30μm，获得优异的机械性能、电磁性能和焊接性，以满足前述对软磁钢所有性能要求，特别适用于磁悬浮列车轨道中的必须吸收承载力、导向力和驱动力的侧面导向板。
低温韧性优良的软磁结构钢板，其成分为(质量百分比)：
C：0.010％～0.040％
Si：0.50％～1.00％
Mn：1.00％～1.50％
P：≤0.015％
S：≤0.005％
Als：0.50％～1.00％
Cr：0.20～0.50％
Cu：0.20％～0.60％
Ti：0.005％～0.02％
N：0.001％～0.008％
Ni：0.30～0.80％
Ca：10ppm～60ppm(或REM10ppm～60ppm)
其余为铁和不可避免的夹杂；
并Pcm≤0.20％，其中Pcm为焊接冷裂纹敏感指数；
Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
低温韧性优良的软磁结构钢板，其成分为(质量百分比)：
C：0.010％～0.020％
Si：0.70％～0.95％
Mn：1.10％～1.30％
P：≤0.013％
S：≤0.0040％
Als：0.60％～0.80％
Cr：0.30％～0.40％
Cu：0.30％～0.40％
Ti：0.010％～0.015％
N：0.003％～0.006％
Ni：0.50％～0.70％
Ca：0.002％～0.004％(或REM：0.002％～0.004％)，
其余为铁和不可避免的夹杂；
并要求Pcm≤0.20％，其中Pcm为焊接冷裂纹敏感指数；
Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
碳：众所周知碳对软磁结构钢的电磁性能、低温冲击韧性及焊接性影响很大，从改善钢的电磁性能、低温冲击韧性及焊接性角度，希望钢中C含量比较低为宜；但从软磁结构钢的强度，更重要的从热轧过程和正火过程的显微组织控制角度，C含量不宜过低，因为软磁结构钢中Si含量比较高，过低C含量(＜0.01％)造成Ac1、Ac3、Ar1、Ar3较高，这给热轧和正火的均匀细化组织带来较大问题，易形成混晶组织，造成软磁结构钢低温冲击韧性低下和焊接热影响区低温冲击韧性劣化；此外，C过低将导致晶粒长大速度变快，造成组织粗化，劣化低温冲击韧性。综合以上的因素，并考虑C在铁素体内最大固溶度0.02％左右，因此C的含量控制在0.010％～0.040％之间。
硅：钢中的Si可以提高钢的电阻率和磁导率，减小磁致伸缩、涡流损耗及磁滞损耗，软磁结构钢中加入一定量的Si可以极大地提高钢的电磁性能和电阻率；但由于Si是强铁素体稳定化元素，太多加入Si(＞1.0％)不仅会造成磁通密度降低，造成Ac1、Ac3、Ar1、Ar3较高，这给热轧和正火的均匀细化组织带来较大问题，易形成混晶组织，造成软磁结构钢低温冲击韧性低下和焊接热影响区低温冲击韧性劣化；其次，Si是钢中的脆化元素，过多合金化不仅给钢本身造成很大的脆性，而且严重损害钢的焊接性，此外Si有抑制C从奥氏体和铁素体中析出，提高钢的淬硬性，促进A/M岛形成。综合上述因素，钢中Si含量控制在0.50％～1.00％之间。
Mn作为合金元素在软磁结构钢中除提高其电阻率、强度和改善韧性外，还具有扩大奥氏体相区，降低Ar1、Ar3点，细化铁素体晶粒作用；但加入过多Mn(＞1.50％)会降低软磁结构钢的磁通密度，提高软磁结构钢的淬硬性，影响软磁结构钢的焊接性，尤其小线能量焊接时，易形成脆硬组织如马氏体，平衡考虑上述因素，Mn含量控制在1.00％～1.50％之间。
磷：P作为钢中有害夹杂对软磁结构钢的电磁性能、机械性能，尤其低温冲击韧性和焊接性具有巨大的损害作用，理论上要求越低越好，但考虑到炼钢条件和炼钢成本，要求P含量控制在≤0.015％。
硫：S作为钢中有害夹杂对软磁结构钢的电磁性能具有很大的损害作用，更重要的是S在钢中与Mn结合，形成MnS夹杂物，在热轧过程中，MnS的可塑性使MnS沿轧向延伸，形成沿轧向MnS夹杂物带，严重损害钢板的横向冲击韧性、Z向性能和焊接性，同时S还是热轧过程中产生热脆性的主要元素。理论上要求越低越好，但考虑到炼钢条件、炼钢成本和物流顺畅原则，要求S含量控制在≤0.005％。
铜：软磁结构钢用作磁悬浮轨道梁侧面导向板，因此要求其具有极其优良的耐候性能，Cu是非常有效的耐候元素，在软磁结构钢中加入一定的Cu能极大地改善其耐大气腐蚀性；但加入过多的Cu(≥0.55％)，将损害软磁结构钢的电磁性能，如降低磁通密度和提高矫顽力，由于Cu不是铁磁性元素，钢中加入Cu，将降低钢的磁通密度，如果加入Cu含量超过0.60％，在热轧和正火处理过程中，将发生细小弥散的ε-Cu沉淀(Cu在铁素体中固溶度～0.50％)，钉扎磁畴壁运动，进一步降低钢的磁通密度，提高矫顽力，同时还可能造成铜脆。但如果加入Cu含量过少(＜0.20％)，软磁结构钢耐大气腐蚀性不足，因此Cu含量控制在0.20％～0.60％之间。
铬：与Cu作用一样，软磁结构钢中加入一定含量Cr，也能大大改善其耐大气腐蚀性，加入Cr过少(＜0.20％)，不足以改善软磁结构钢的耐大气腐蚀性，如果加入过多Cr(＞0.50％)，将严重损害钢的电磁性能、低温韧性，更重要的是钢中Cr含量过高时，促进焊接HAZ内的上贝氏体生长，降低HAZ低温冲击韧性，此外Cr是比较贵重元素。从平衡的角度出发，Cr含量控制在0.20％～0.50％之间。
镍：Ni是唯一能够同时提高钢的强度、低温韧性及改善钢的焊接性的元素；同时Ni还是铁磁性元素，Fe-Ni合金是一种性能优良的软磁材料，在铁基合金中加入Ni不但不会降低材料的电磁性能，而且会进一步改善电磁性能，钢中加Ni还可以降低铜脆现象，减轻热轧过程的开裂，提高软磁钢的电阻率及改善耐大气腐蚀性。因此从理论上讲，钢中Ni含量在一定范围内越高越好，但Ni是一种很贵重元素，从性能价格比考虑，加入0.30％～0.80％。
钛：软磁结构钢中加入微量的Ti目的是与钢中N结合，生成稳定性很高的TiN粒子，抑制焊接HAZ区奥氏体晶粒长大和改变二次相变产物，改善软磁结构钢的焊接性。加入Ti含量过少(＜0.005％)，形成TiN粒子数量不足，不足以抑制HAZ的奥氏体晶粒长大和改变二次相变产物而改善HAZ的低温韧性；加入Ti含量过多(＞0.020％)时，在钢液凝固过程中，液析出大尺寸TiN粒子，这种大尺寸TiN粒子不但不能抑制HAZ的奥氏体晶粒长大，反而成为裂纹萌生的起始点；此外Ti含量过多造成Ti/N＞3.42时，在热轧和正火过程中，TiN很容易发生Ostwald熟化，失去钉扎奥氏体晶界作用。此外生成TiN数量过多，将导致软磁结构钢的电磁性能下降和矫顽力升高，因此从改善软磁结构钢的焊接角度出发，又不损害软磁结构钢的电磁性能，Ti含量控制范围为0.0050％～0.020％。
氮：N的控制范围与Ti的控制范围相对应，即Ti/N在2.5～3.0之间最佳，N含量过低，生成TiN粒子数量过少，尺寸过大，不能起到改善软磁结构钢的焊接性的作用，反而对焊接性有害；但是N含量过高时，钢中自由[N]增加，软磁结构钢在以后使用过程中可能产生严重磁时效，同时钢中N含量增加，焊接HAZ区自由[N]含量急剧增加，严重损害HAZ低温冲击韧性，恶化软磁结构钢的焊接性，还会在板坯表面形成闪电裂纹，N含量的控制范围为0.003％～0.008％。
Ca或REM：对钢进行Ca或REM处理，一方面可以进一步纯洁钢液，另一方面对钢中硫化物进行变性处理，使之变成不可变形的、稳定细小的球状硫化物，提高软磁钢的电磁性能、抑制S的热脆性、提高软磁钢冲击韧性和Z向性能、改善软磁结构钢冲击韧性的各向异性。Ca或REM加入量的多少，取决于钢中S含量的高低，Ca或REM加入量过低，处理效果不大；Ca或REM加入量过高，形成Ca或REM(O，S)尺寸过大，脆性也增大，可成为断裂裂纹起始点，降低钢的低温韧性，同时还降低钢质纯净度、污染钢液。一般控制Ca或REM含量按ESSP＝(wt％Ca)[1-124(wt％O)]/1.25(wt％S)，其中ESSP为硫化物夹杂形状控制指数，取值范围0.5～5之间为宜，因此Ca或REM含量的控制范围为Ca0.001％～0.006％，REM 0.001％～0.006％。
酸溶铝Als：软磁结构钢中的Als能够固定钢中的自由[N]，防止形成铁的氮化物损害磁性，防止自由[N]在温度和应力作用下产生磁时效，降低焊接热影响区(HAZ)自由[N]，改善HAZ的低温冲击韧性作用，同时Al是仅次于Si的能够增加钢板电阻率的元素，适当提高钢中的Als含量不仅可以提高钢板的电阻率，而且能够促使析出的AlN粗大，改善钢板的电磁性能，但是过多的增加Als导致磁通密度的降低，同时导致低温韧性降低，综合以上分析，Als控制在0.50％～1.00％。
为了确保钢板的电阻率不低于0.380μΩm，硅与铝的元素组合要满足下列公式：1.45≤Si+Als≤1.75。
焊接冷裂纹敏感指数Pcm≤0.20％，优选Pcm≤0.18％，其中Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
软磁结构钢的显微组织类型(母材)：均匀细小的等轴铁素体晶粒。用作高速磁悬浮列车轨道梁上的软磁结构钢板，既要求具有优良的力学性能，尤其是低温冲击韧性，又要求具有良好的电磁性能。因此，软磁结构钢板的显微组织不同于通常的焊接结构钢板，也不同于普通的无取向电工钢板。对于通常的焊接结构钢板，为了改善其母材和焊接热影响区的低温冲击韧性，形成极细小的铁素体晶粒(＜10μm)或细小的低碳贝氏体组织是有利的；而对于普通的无取向电工钢板，为了改善其电磁性能，形成均匀粗大的等轴铁素体(＞100μm)是有利的。对于软磁结构钢板，如果其显微组织为极细小的铁素体晶粒(＜10μm)或细小的低碳贝氏体组织，虽然能够改善其力学性能，尤其是低温冲击韧性，但是电磁性能严重恶化，尤其低磁场下的磁通密度大大降低，因为铁素体晶粒尺寸过小(＜10μm)，晶界面积增加，晶界钉扎磁畴壁运动的作用加强，对于细小的低碳贝氏体组织，除了不规则晶界钉扎磁畴壁运动外，更重要的是铁素体板条中大量的晶体缺陷，如位错、亚晶界等也严重阻碍磁畴壁运动，严重损害软磁结构钢的电磁性能；如果软磁结构钢板晶粒尺寸过于粗大(＞30μm)，虽然能够改善软磁结构钢板的电磁性能、尤其低磁场下的磁通密度，但是其低温冲击韧性、尤其焊接热影响区的低温冲击韧性急剧恶化。因此，软磁结构钢板的显微组织应为均匀细小的等轴铁素体晶粒，铁素体晶粒尺寸在10μm～30μm之间，具有极其优良低温冲击韧性(-30℃以下)。
低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，包括如下步骤：
a)铸造工艺，浇铸温度≤1600℃，优选≤1580℃；
b)板坯加热，加热温度控制在1000℃～1150℃；
c)热轧，在完全再结晶温度范围内，大轧制道次压下率进行快速连续轧制，确保变形金属发生完全再结晶，轧制道次压下率≥15％，优选≥20％，热轧总压下率≥70％，优选≥80％；控制终轧温度在Ar3点以上；
d)冷却，加速冷却开始时，钢板温度必须在Ar3点以上，以≥10℃/s，优选≥20℃/s冷却速度冷却至500℃以下，优选在300℃～500℃之间，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至室温。
其中，所述的铸造工艺为连铸工艺。
所述的步骤c热轧从轧制结束到开始加速冷却之间的传搁时间应尽可能控制得短，力争控制在30秒以内，优选控制在15秒以内。
进一步，本发明所述的步骤c热轧结束后还可以直接淬火，淬火停止温度控制在500℃以下，优选在300℃～500℃之间，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至200℃以下后，自然空冷至室温。
所述的堆垛缓冷或缓冷坑缓冷缓慢冷却速度控制在≤60℃/hr。
本发明的铸造工艺推荐采用连铸工艺，低温浇铸法较好，浇铸温度≤1600℃，优选≤1580℃，在铸坯不发生裂纹的条件下，凝固速度越快越好。
采用超低温板坯加热，板坯加热温度控制在1000℃～1150℃之间，优选在1050℃～1100℃之间，确保原始板坯奥氏体晶粒度均匀并且细小。在完全再结晶温度范围内，大轧制道次压下率进行快速连续轧制，确保变形金属发生完全再结晶，为此轧制道次压下率≥15％，优选≥20％，热轧总压下率≥70％，优选≥80％；控制终轧温度在Ar3点以上，从轧制结束到开始加速冷却之间的传搁时间应尽可能控制得短，力争控制在30秒以内，优选控制在15秒以内，并且特别重要的是加速冷却开始时，钢板温度必须在Ar3点以上，以≥10℃/s，优选≥20℃/s冷却速度冷却至500℃以下，优选在300℃～500℃之间，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至室温；
或者进行轧后直接淬火(DQ-Direct Quenching)至淬火停止温度(QST-Quenching Stop Temperature)，QST也控制在500℃以下，优选在300℃～500℃之间，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至200℃左右后，自然空冷至室温。采用堆垛缓冷或缓冷坑缓冷的目的是消除应加速冷却在钢板内部形成的内应力，提高电磁性能，缓慢冷却速度控制在≤60℃/hr。
本发明的有益效果
本发明突破了高Si成分体系，采用全新的合金体系设计，采用极低C、中等Si含量、高Als、高Mn、中等Cr含量、铁磁性元素Ni合金化、加Ca或稀土元素REM处理、并采用控制Ti/N在2.5～3.2之间等技术手段，优化再结晶控轧和加速冷却工艺〖RCR+ACC或RCR+IDQ(InterruptedDirect Quenching)〗及后续缓冷工艺，使成品软磁结构钢板的晶粒尺寸在10～30μm，获得优异的机械性能、电磁性能和焊接性，以满足前述对软磁钢所有性能要求，特别适用于磁悬浮列车轨道中的必须吸收承载力、导向力和驱动力的侧面导向板。
附图说明
图1为本发明的软磁结构钢显微组织。
具体实施方式
本发明软磁结构钢板的实施例及对比例见表1，对比例1、2为美国申请US 6287395；对比例3为中国专利申请号02136192.4；对比例4为中国专利申请号03116097.2。
本发明软磁结构钢板制造过程如下：实验室真空感应炉冶炼，钢液成分达到目标成分后，立即开始浇铸，钢水的浇铸温度为1560℃～1590℃。钢锭在加热炉中均热80分钟，均热温度为1050℃～1100℃，热轧采用6道次轧制工艺，累计压下率75％～85％，终轧温度为870℃～890℃，终轧结束与开始加速冷却之间的传搁时间为15s～30s，开始加速冷却时钢锭的表面温度在860℃以上，加速冷却速度为10℃/s～30℃/s，停冷温度为450℃～500℃，随后缓慢冷却至200℃(缓慢冷却速度≤1℃/min)，然后自然至室温。
表1
| 钢样 | C(％) | Si(％) | Mn(％) | P(％) | S(ppm) | Als(％) | N(ppm) | Ti(％) | Cr(％) | Cu(％) | Ni(％) | Mg(ppm) | O(ppm) | REM(ppm) |
| 实施例1 | 0.012 | 0.60 | 1.45 | 0.010 | 21 | 0.90 | 45 | 0.012 | 0.30 | 0.31 | 0.60 | / | / | 30 |
| 实施例2 | 0.015 | 0.91 | 1.19 | 0.014 | 26 | 0.68 | 49 | 0.014 | 0.32 | 0.34 | 0.63 | / | / | 35 |
| 实施例3 | 0.022 | 0.98 | 1.15 | 0.012 | 38 | 0.55 | 43 | 0.013 | 0.31 | 0.29 | 0.59 | / | / | 31 |
| 实施例4 | 0.014 | 0.82 | 1.27 | 0.015 | 32 | 0.76 | 38 | 0.011 | 0.33 | 0.33 | 0.58 | / | / | 28 |
| 实施例5 | 0.032 | 0.56 | 1.11 | 0.011 | 30 | 0.93 | 41 | 0.012 | 0.35 | 0.32 | 0.55 | / | / | 30 |
| 实施例6 | 0.036 | 0.95 | 1.03 | 0.013 | 28 | 0.61 | 43 | 0.012 | 0.38 | 0.34 | 0.67 | / | / | 27 |
| 实施例7 | 0.026 | 0.88 | 1.18 | 0.011 | 34 | 0.71 | 39 | 0.011 | 0.31 | 0.33 | 0.69 | / | / | 34 |
| 实施例8 | 0.025 | 0.65 | 1.36 | 0.012 | 31 | 0.85 | 40 | 0.011 | 0.32 | 0.38 | 0.65 | / | / | 32 |
| 对比例1 | 0.07 | 1.69 | 0.40 | 0.009 | / | 0.060 | 70 | 0.003 | 0.80 | 0.26 | / | / | / | / |
| 对比例2 | 0.06 | 1.61 | 0.38 | 0.011 | 10 | 0.050 | 21 | 0.002 | 0.79 | 0.27 | 0.21 | / | / | / |
| 对比例3 | 0.032 | 1.66 | 0.65 | 0.011 | 42 | 0.011 | 39 | 0.011 | 0.48 | 0.29 | 0.49 | / | / | 38 |
| 对比例4 | 0.012 | 1.66 | 0.69 | 0.010 | 34 | 0.017 | 38 | 0.011 | 0.47 | 0.33 | 0.47 | ＜40 | 19 | ＜40 |
表2
| 钢样 | σs(MPa) | σb(MPa) | δ(％) | ρ(μΩm) | 母材横向冲击功(J) | 母材纵向冲击功(J) | 晶粒尺寸(μm) | B3(T) | B40(T) | 焊接热模拟HAZ冲击功(J) |
| 实施例1 | 402 | 514 | 35 | 0.396 | 158(-40℃) | 150(-40℃) | 19 | 1.15 | 1.65 | 49(-40℃) |
| 实施例2 | 398 | 518 | 36 | 0.401 | 153(-40℃) | 165(-40℃) | 14 | 1.12 | 1.65 | 59(-40℃) |
| 实施例3 | 406 | 526 | 35 | 0.404 | 171(-40℃) | 167(-40℃) | 16 | 1.10 | 1.64 | 72(-40℃) |
| 实施例4 | 407 | 522 | 34 | 0.399 | 162(-40℃) | 175(-40℃) | 15 | 1.11 | 1.65 | 66(-40℃) |
| 实施例5 | 411 | 509 | 35 | 0.387 | 146(-40℃) | 155(-40℃) | 17 | 1.16 | 1.66 | 56(-40℃) |
| 实施例6 | 395 | 520 | 36 | 0.406 | 166(-40℃) | 161(-40℃) | 16 | 1.21 | 1.65 | 68(-40℃) |
| 实施例7 | 410 | 517 | 34 | 0.393 | 151(-40℃) | 146(-40℃) | 18 | 1.16 | 1.66 | 63(-40℃) |
| 实施例8 | 405 | 515 | 35 | 0.402 | 155(-40℃) | 158(-40℃) | 17 | 1.14 | 1.66 | 57(-40℃) |
| 对比例1 | 363 | 529 | 31 | 0.382 | 32(0℃) | 58(0℃) | 45 | 0.62 | 1.57 | / |
| 对比例2 | 370 | 508 | 33 | 0.380 | 144(0℃) | 208(0℃) | 18 | 0.95 | 1.61 | 16.7(0℃) |
| 对比例3 | 380 | 485 | 35 | 0.420 | 174(-20℃) | 278(-20℃) | 28 | 1.20 | 1.66 | 61(-20℃) |
| 对比例4 | 388 | 505 | 33.7 | 0.413 | 270(-30℃) | 222(-30℃) | 15 | 1.19 | 1.63 | 24(-30℃)11.7(-40℃) |
焊接热模拟参数：单循环，模拟峰值温度1350℃、t8/5＝50秒。
由表2可以看出：本发明钢不仅磁通密度B3和B50比现有钢高，尤其低磁场下的磁通密度B3比现有钢高出较多，而且本发明钢的低温韧性比现有钢优异得多，表现为本发明钢板低温冲击韧性在-40℃达到140J以上，更主要的是本发明钢板焊接性优良，焊接HAZ低温韧性高，HAZ低温冲击韧性在-40℃达到41J以上，能够安全地在-40℃环境中使用，而现有软磁钢板均不能安全地在-40℃环境中使用。
Claims (16)
1.低温韧性优良的软磁结构钢板，其成分为(质量百分比)：
C：0.010％～0.040％
Si：0.50％～1.00％
Mn：1.00％～1.50％
P：≤0.015％
S：≤0.005％
Als：0.50％～1.00％
Cr：0.20～0.50％
Cu：0.20％～0.60％
Ti：0.005％～0.02％
N：0.001％～0.008％
Ni：0.30～0.80％
Ca：10ppm～60ppm(或REM10ppm～60ppm)
其余为铁和不可避免的夹杂；
并Pcm≤0.20％，其中Pcm为焊接冷裂纹敏感指数，
Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
2.低温韧性优良的软磁结构钢板，其成分为(质量百分比)：
C：0.010％～0.020％
Si：0.70％～0.95％
Mn：1.10％～1.30％
P：≤0.013％
S：≤0.0040％
Als：0.60％～0.80％
Cr：0.30％～0.40％
Cu：0.30％～0.40％
Ti：0.010％～0.015％
N：0.003％～0.006％
Ni：0.50％～0.70％
Ca：0.002％～0.004％(或REM：0.002％～0.004％)
其余为铁和不可避免的夹杂；
并Pcm≤0.20％，其中Pcm为焊接冷裂纹敏感指数，
Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
3.如权利要求1或2所述的低温韧性优良的软磁结构钢板，其特征是，软磁结构钢板的晶粒尺寸为10～30μm。
4.低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，包括如下步骤：
a)铸造工艺，浇铸温度≤1600℃；
b)板坯加热，加热温度控制在1000℃～1150℃；
c)热轧，在完全再结晶温度范围内，大轧制道次压下率进行快速连续轧制，确保变形金属发生完全再结晶，轧制道次压下率≥15％，热轧总压下率≥70％；控制终轧温度在Ar3点以上；
d)冷却，加速冷却开始时，钢板温度必须在Ar3点以上，以≥10℃/s冷却速度冷却至500℃以下，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至室温。
5.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的铸造工艺为连铸工艺。
6.如权利要求4或5所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤a浇铸温度优选≤1580℃；
7.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤c热轧从轧制结束到开始加速冷却之间的传搁时间控制在30秒以内。
8.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤c热轧从轧制结束到开始加速冷却之间的传搁时间优选控制在15秒以内。
9.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤c热轧结束后可直接淬火，淬火停止温度控制在500℃以下，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至200℃以下后，自然空冷至室温。
10.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤c轧制道次压下率≥20％。
11.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤c热轧总压下率≥80％。
12.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤d冷却速度优选≥20℃/s。
13.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤d冷却至300℃～500℃，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至室温。
14.如权利要求9所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的步骤d淬火停止温度控制在300℃～500℃，然后堆垛缓冷或缓冷坑缓冷至200℃以下后，自然空冷至室温。
15.如权利要求4所述的低温韧性优良的软磁结构钢板制造方法，其特征是，所述的堆垛缓冷或缓冷坑缓冷缓慢冷却速度控制在≤60℃/hr。
16.如权利要求1或2所述的低温韧性优良的软磁结构钢板适用于制造磁悬浮轨道梁。
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