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1、(10)申请公布号 CN 102747273 A(43)申请公布日 2012.10.24CN102747273A*CN102747273A*(21)申请号 201210222982.X(22)申请日 2012.06.28C22C 38/12(2006.01)C21D 8/00(2006.01)(71)申请人北京科技大学地址 100083 北京市海淀区学院路30号(72)发明人赵爱民 江海涛 米振莉 唐荻曹佳丽 刘继雄 丁箫楠(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司 11401代理人皋吉甫(54) 发明名称一种含铌高锰无磁钢及其制备方法(57) 摘要一种含铌高锰无磁钢及其制备方法，属。
2、于无磁钢生产技术领域。含铌高锰无磁钢，其成分按质量百分比计为：Mn：10%15%、C：0.8%1.2%、Si：0.3%0.5%、P：0.008%、S：0.005%、Nb：0.010.02，其余为Fe。含铌高锰无磁钢制备步骤为：冶炼、锻造、热轧和水韧处理，热轧板在加热炉中1000保温15min后，水淬。本发明的优点在于：采用轧制的方法对高锰钢进行预先变形处理，可以细化晶粒尺寸,改善组织和性能，可得到9001100MPa的抗拉强度以及5060%的延伸率，洛氏硬度15-22HRC，磁导率小于1.0002。磁学性能、力学性能、加工性能优越，生产步骤方法简单，经济成本低，因此适用于大中型变压器油箱内磁屏。
3、蔽等无磁结构件、无磁模具以及列车轨道等机械生产和交通领域。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页1/1页21.一种含铌高锰无磁钢，其特征在于，其成分按质量百分比计为：Mn：10%15%、C：0.8%1.2%、Si：0.3%0.5%、P：0.008%、S：0.005%、Nb：0.01%0.02%，其余为Fe。2.根据权利要求1所述含铌高锰无磁钢，其特征在于：所述的Mn与C的质量比为13-15。3.根据权利要求1所述含铌高锰无磁钢的制备方法，其特征在于： 步骤一、冶炼浇注：按。
4、照含铌高锰无磁钢中各元素比例进行原料混合后，采用电磁感应炉真空熔炼，充氩气保护，浇铸成板坯；或者冶炼、浇注连铸成铸坯；步骤二、热轧工艺：热轧终轧温度为850950，得到热轧坯料；步骤三、热处理工艺：热轧坯料水韧处理温度为9001100，保温15min30min，水淬，得到含铌高锰无磁钢。权 利 要 求 书CN 102747273 A1/4页3一种含铌高锰无磁钢及其制备方法技术领域0001 本发明属于无磁钢生产技术领域，特别是涉及一种用于制作无磁，高韧性，高强度的结构件，它适用于大中型变压器油箱内磁屏蔽等电气结构件、起重电磁铁吸盘、磁选设备简体、除铁器、特殊冶炼电炉内衬等结构件。0002 背景技。
5、术：无磁钢材料包括奥氏体不锈钢和奥氏体高锰无磁钢两类。其中结构件用无磁钢，基本采用Fe-C-Mn系，通过水韧处理，得到均匀的奥氏体组织。0003 无磁钢的用途非常广泛，在自动控制系统、精密仪表、电讯和电机，以及许多军事领域中都需要采用无磁钢，尤其是大型的核聚变装置及磁悬浮式超特快线性电机列车的轨道所用的结构材料，无磁钢是必不可少的。这些材料的磁导率较低，否则就会干扰磁场，产生涡流，不仅造成能量的流失，还容易使结构件本身产生危险。随着科学技术和社会经济的发展，这些领域对无磁钢的需求越来越大，并且提出许多新的要求，例如要求高强度、高硬度和高耐磨性能以及良好的抗各种介质腐蚀的能力。0004 随着电气。
6、、机械制造业对材料的专业化趋势，在涉及到强磁场产品制造领域中，不锈钢作为替代品正在退出无磁材料领域；而无磁钢已逐步回到它的本来位置，成为降低功耗、降低制造成本的必选材料。0005 众所周知，奥氏体锰钢锻造工艺性能差、机械加工困难，在一定程度上限制了高锰钢的使用。为改善Fe-Mn系无磁钢的加工性能，国内进行许多研究工作，例如在钢中加入Al改善钢的机械加工性能，并获得良好的效果。Al以改善钢的机械加工性能，并获得良好的效果。45Mnl7A13MovN和40Mnl4Cr2A13MoV两个钢种，通过11001130固溶处理后其硬度为1012HRC，磁导率为1.263910-6H/m。0006 结构件常。
7、用的无磁钢基本上不采用强烈碳化物形成元素进行强化，并且其热处理工艺通常采用水韧处理，得到单一的奥氏体组织，可以得到较高的强度和韧性，以便满足使用要求。随着科学技术的进步，在许多领域有许多新的要求，例如无磁模具、电子束爆光机用的轧道等都需要高强度、高硬度的无磁钢。高强度高硬度无磁钢的基本原理是在无磁钢中加人强烈的碳化物形成元素，例如铌、钒、钼、钨、铬等，通过水韧处理将碳化物溶解到奥氏体中，再通过时效处理弥散析出，达到提高强度和硬度的目的。发明内容0007 本发明的目的在于提供一种轧制含铌高锰无磁钢及制造方法，该发明克服现有技术的问题，采用轧制的方法和加入铌元素，进行预先变形硬化处理，抑制碳化物析。
8、出，大大提高无磁钢的力学性能，磁导率低，生产成本低。0008 本发明的另一个目的是提供上述无磁钢的制备方法。0009 一种轧制含铌高锰无磁钢制造方法，其特征在于含铌奥氏体无磁钢成分质量百分比为：Mn：10%15%、C：0.8%1.2%、Si：0.3%0.5%、P：0.008%、S：0.005%、Nb：0.01%0.02%，其余为Fe和不可避免的杂质。制备步骤如下：说 明 书CN 102747273 A2/4页4a冶炼、浇注：采用电磁感应炉真空熔炼，充氩气保护，浇铸成板坯；或者冶炼、浇注连铸成铸坯；b热轧工艺：热轧终轧温度为900，得到热轧坯料；c热处理工艺：热轧坯料水韧处理温度为1000，保温。
9、15min，水淬。0010 本发明的主要化学成分的作用分析如下：（1） Mn的作用Mn是扩大奥氏体区和强烈使奥氏体稳定的元素。在钢中碳含量一定时，随着锰含量的增加钢的组织逐渐由珠光体型转变为马氏体型并进一步转为奥氏体型，使在高温下形成的奥氏体在冷却过程中不会分解。锰大部分固溶于奥氏体，形成代位式固溶体，使基体得到强化。有利于奥氏体的形成，扩大了可实际应用的冷却速率，为工业化实际生产奠定了基础。此外，锰还能够通过固溶强化提高钢的强度总水平。锰含量在14%以内时，随着锰量的增加，强塑性提高。0011 (2)C的作用碳元素以间隙原子的形态存在于钢中，是钉扎和阻碍位错滑移的主要元素。碳在高锰钢中有两个。
10、显著作用，一是促进单相奥氏体组织；二是固溶强化，以保证高的力学性能。C与Mn含量不同时，将形成不同的组织。从微观角度上讲，碳含量与强度和塑性之间的关系是与碳作为溶质原子与位错的交互作用相关的。0012 提高钢中的碳含量可以促进钢中的碳和碳化物形成元素共同形成碳化物，通过水韧处理使碳化物弥散析出，从而提高钢的强度和硬度，但同时也降低了钢的塑性和韧性。0013 （3）Nb的作用铌是最典型的微合金元素，和碳、氮、氧有很强的亲和力。铌能细化晶粒，产生一定程度铌化物的析出强化，阻碍碳扩散和碳化物聚集，提高强度的同时，改善钢的韧性。另外铌可显著降低层错几率，提高钢的层错能，有利于形变孪晶和TWIP效应的产。
11、生，因而具有优良的塑性。0014 本发明材料热轧后水韧处理后可以得到稳定的奥氏体组织，材料具有低磁导率、高强度、高塑性等优点，大大改善改善Fe-Mn系无磁钢的力学性能。本发明具有如下优点：1.具有优良的性能。本发明得到的可得到1070MPa的抗拉强度以及58%的延伸率，硬度22HRC,磁导率小于,切削加工性能和冲压成型性能良好，扩大奥氏体无磁钢的使用范围。0015 2.制备方法简单，减少投资。采用轧制的方法对水韧高锰奥氏体钢进行预先变形硬化处理，可以细化晶粒，改善组织和性能。利用传统的炼钢、锻造、轧制工艺和热处理工艺，多数钢铁企业在原有设备基础上就可进行生产，无需新设备的投入。0016 3.应。
12、用前景好。制备出来的低磁导率、高强度、高塑性的奥氏体无磁钢，成型性好，可以用于制造要求强度高、耐磨性良好的电子工业零件以及各种要求无磁、高强高硬环境中，为提高结构件用无磁钢的性能提供良好的技术指导，在使用板材的前提下，能够替换高锰钢铸件和高铬铸铁。0017 4.成本低，节约能源。本发明的钢铁材料只添加了Mn和少量Nb元素，锰资源丰富，价格相对便宜，不需要添加贵重的金属元素即可获得本钢铁材料，大批量生产，节约能源，减少污染。说 明 书CN 102747273 A3/4页5附图说明0018 图1为实施例1的试样500倍金相图。0019 图2为实施例2的试样500倍金相图。具体实施方式0020 实施。
13、例1成分：C：0.95%，Mn：14.9%，Si：0.38%；Nb：0.012%；P0.007%；S0.0047；其余量为铁或不可避免的杂质。0021 冶炼：利用电磁感应炉真空熔炼，受氩气保护，获得满足成分要求的铸锭。0022 锻造：锻造温度为锻造过程中缓慢加热，加热温度：11501200，保温时间：30min，开锻温度：1200，终锻温度：900。0023 轧制工艺：热轧加热温度1200，保温1小时后，在350二辊热轧机上热轧，得到厚度为6-7mm左右的热轧薄板，总变形量为8090%，其开轧和终轧温度分别为1050和900，然后进行水韧处理。0024 水韧处理工艺：将7mm厚的热轧钢板加热至。
14、1000，保温15min，然后迅速放入冷水中冷却。0025 将上述制得的合金取两组，分别进行金相显微观察、硬度测量和力学拉伸试验，各项性能如下：试样号非比例延伸强度Rp/MPa抗拉强度Rm/MPa延伸率A/%洛氏硬度HRC1# 366 1070 57.8 232#- 365 1046 59.0 212、组织分析从金相照片可以观察到组织以等轴奥氏体晶粒为主，存在明显的退火孪晶。见图1。晶粒较图2细化。0026 对照组实施例2成分：C：0.86%，Mn：14.4%，Si：0.42%；P0.008%；S0.0055；其余量为铁或不可避免的杂志。0027 冶炼：利用电磁感应炉真空熔炼，受氩气保护，获得。
15、满足成分要求的铸锭。0028 锻造：锻造温度为锻造过程中缓慢加热，加热温度：11501200，保温时间：30min，开锻温度：1200，终锻温度：900。0029 轧制工艺：热轧加热温度1200，保温1小时后，在350二辊热轧机上热轧，得到厚度为6-7mm左右的热轧薄板，总变形量为8090%，其开轧和终轧温度分别为1050和900，然后进行水韧处理。0030 水韧处理工艺：将7mm厚的热轧钢板加热至1000，保温15min，然后迅速放入冷水中冷却。0031 将上述制得的合金取两组，分别进行金相显微观察、硬度测量和力学拉伸试验，各项性能如下：说 明 书CN 102747273 A4/4页6试样号非比例延伸强度Rp/MPa抗拉强度Rm/MPa延伸率A/%洛氏硬度HRC1# 329 982 51.5 172#- 321 968 50.0 162、组织分析从金相照片可以观察到组织以等轴奥氏体晶粒为主，存在明显的退火孪晶，晶粒较粗大，见图2。说 明 书CN 102747273 A1/1页7图1图2说 明 书 附 图CN 102747273 A。