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氮對高電阻率高導磁不銹鋼組織和性能的影響

發布時間：2016/5/16    訪問人數：852次
高電阻率高導磁不銹鋼是應用于某些特定場合下的新型不銹鋼，具有較高的電阻率和磁導率，可降低在電磁場合下應用時產生的磁滯損耗和渦流損耗，減少設備在電磁轉換時的發熱和能量損耗，提高設備的效率和穩定性。但其為提高材料的電阻率和磁導率而加入較多的鐵素體形成元素Al和Si，致使材料的室溫組織中高溫鐵素體的含量較多，從而導致材料的力學性能特別是強度和韌性較差。N是強烈的奧氏體形成元素，能顯著擴大奧氏體相區，穩定奧氏體組織。氮作為合金元素對不銹鋼力學性能影響的報道很多，少量的氮元素可提高奧氏體穩定性、平衡雙相鋼中相的比例，在不影響材料塑性和韌性的情況下提高鋼的強度。但以前的研究主要是在奧氏體不銹鋼中進行，高電阻率、高導磁不銹鋼作為近幾年出現的新材料，氮對其組織和性能的影響規律尚未見報道，因此開展這方面的研究對于提高特種不銹鋼的應用范圍具有重要意義。本文在兩種高電阻率、高導磁不銹鋼的基礎上適當降低碳含量的同時添加不同量的氮元素，研究了氮元素的添加對材料組織和性能的影響。
實驗合金以工業純鐵、金屬鉻、電解鎳、結晶硅、鋁錠和氮化鉻鐵等為原料，采用ZG-25型真空感應電爐熔煉了4種合金，合金成分見下表。鑄錠經切去冒口、車去表皮后改鍛為Φ16mm的棒材，將棒材在箱式電阻爐中進行1000℃×1h油淬+620℃×2h的回火處理。
表1 實驗用鋼的化學成分（質量分數，%）：
試樣
C
Cr
Ni
Si
Al
P
S
N
Fe
1#
0.10
16.48
1.22
1.16
0.96
0.012
0.005
-
余量
2#
0.08
16.97
1.31
1.12
0.86
0.013
0.011
0.09
余量
3#
0.11
16.23
1.30
1.86
0.12
0.012
0.009
-
余量
4#
0.08
16.48
1.32
1.99
0.06
0.013
0.008
0.18
余量
向高電阻率高導磁不銹鋼中加入少量(≤0.18%)氮元素可顯著增加組織中馬氏體的含量，0.18%的氮使原單相鐵素體組織變為鐵素體＋馬氏體雙相組織。氮元素的添加可明顯降低材料中析出相的數目，0.18%的氮已使材料中硬脆σ相消失。由于氮的固溶強化及降低σ相析出等作用，加氮后材料的強度和硬度明顯提高，0.18%的氮使沖擊韌性得到顯著改善。（榕霖）