[发明专利]一种微合金化高强度高塑性的无磁钢板及其制造方法

说明书

本发明公开了一种微合金化高强度高塑性的无磁钢板，其化学元素质量百分比为：C 0.10～0.20％，0＜Si≤0.4％，Mn 20～26％，Al 2.0～3.0％，Ti 0.01～0.02％，Nb 0.04～0.09％，余量为Fe及其他不可避免杂质；所述无磁钢板的基体组织为细小的形变奥氏体晶粒。相应地，本发明还公开了一种上述的无磁钢板的制造方法，包括步骤：(1)冶炼和铸造；(2)加热：加热温度为1120℃～1170℃；(3)轧制；(4)轧制后冷却。本发明所述的无磁钢板采用微合金化设计，使得其强度高、塑性好，其屈服强度为450～510MPa，抗拉强度为660～710MPa。

技术领域

本发明涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种无磁钢板及其制造方法。

背景技术

无磁钢指的是在强磁场中不产生(或产生较少)磁感应的钢，其基体组织为具有顺磁性的奥氏体组织，相对磁导率一般小于1.32。无磁钢在输变电产业、自动控制系统、精密仪表、电机、轨道交通以及许多军事领域中都有广泛的应用。并且，随着社会的进步和经济的发展，对于高性能无磁钢的需求正在日益增加。目前被广泛使用的无磁钢主要有奥氏体不锈钢和20Mn23AlV高锰无磁钢。

对于奥氏体不锈钢来说，其强度可以在一定程度上提高，但是由于奥氏体不锈钢的特征在于以Ni元素作为稳定钢中奥氏体相的主要合金元素，从而达到无磁或者低磁的效果。因此，这种无磁钢对于Ni元素的需求量很大。这就导致了奥氏体不锈钢一类的无磁钢价格昂贵并且可能不具有足够的强度。而对于我国国产开发的20Mn23AlV系列高锰无磁钢，其相对磁导率较低能够满足使用要求，但是由于20Mn23AlV的屈服强度很低，与Q235钢强度级别相同，往往需要通过提高钢板的厚度来满足对于高强度的使用要求，这就给无磁钢本身的产生和后续的使用增加了难度。

目前，无磁钢主要成分有Mn-Ni-Nb-Mo-V-Ti和Mn-Ni-Cr-Nb-Mo-V-Ti不锈钢体系以及C-Mn-Al的高锰钢体系两种。如公开号为CN104894471A，公开日为2015年9月9日，名称为“一种高锰高铝含钒无磁钢板及其制造方法”的中国专利文献公开了一种高锰高铝含钒无磁钢板，其化学元素的质量百分配比为：C：0.14～0.20％，Mn：21.50～25.00％，Al：1.50～2.50％，V：0.04～0.10％，N＜0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。其基体组织为奥氏体，综合力学性能较优，但该钢的屈服强度仅为280～300MPa，难以满足如今对于结构用无磁钢高强度的需求。公开号为CN102409227A，公开日为2012年4月11日，名称为“一种低相对磁导率的热轧带钢及其制备方法”的中国专利文献公开了一种低相对磁导率的热轧带钢及其制备方法，该钢的成分百分比为：C：0.25～0.35％，Si：0.5～0.6％，Mn：25～26％，Al：3.8～4.2％，V：0.06～0.10％，P：0.02～0.03％，S：0.02～0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢的基体组织为奥氏体，屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥750MPa，断后伸长率≥66％，相对磁导率≤1.002，具有较优的综合性能。但由于钢中的Al元素含量过高，导致在加热轧制过程中，表面极易发生氧化，形成热轧裂纹，降低了钢材的成材率，且后续需要进行水韧化处理，生产过程复杂且增加了成产成本。公开号为CN102747273A，公开日为2012年10月24日，名称为“一种含铌高锰无磁钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种含铌高锰无磁钢及其制备方法，该钢的化学成分百分比为：C：0.8～1.2％，Mn：10～15％，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。该钢经过热轧后，热轧板在1000℃保温15min后进行水淬，得到抗拉强度900～1000MPa，延伸率为50～60％，洛氏硬度15～22HRC，相对磁导率小于1.0002的高强度无磁钢。但该钢的不足之处在于钢中的C含量过高，生产过程中易产生网状碳化物，易脆，需要再次进行水韧化处理，生产过程同样复杂，且生产成本也高。

因此，急需开发一种具有较高强度和高塑性，生产工艺简单，成本低廉的无磁结构钢，以满足如今对于无磁钢材料高强度的需求。