D0I:10.13374/j.issnl001053x.1960.06.011 無鎳無磁性铸鋼初步研究。 金属物理研组 一、十萬旺汽输设電機對無磁鑄铜的性能要求 十万瓩汽输发电机的出線板，内壁板、定子压园等需要使用无磁性舞鋼，以免发热。滑 耗功率对于这种篇鋼的性能要求如下： 1.导磁性：≤1.1 2.机械性能：d。216kg/mm2·b≥36kg/mm28≥15%≥20% 3.銲接性能：出線板要与CT3钢牌接，並保持气密性；此外鑄件往往需要朴銲，因 此要求材料具有可銲性。 4.切削加工性：要求材料能够切削加工，特别出線板和定子压圈有許多M1螺紋及少 景M1o螺纹需要攻粽套扣。 按原来苏联設計，这类部件需要使用高Ni的HΠ一0，H几一60其成份如表1所示。 按照这种成分籥造这三种另件，佔計每台十万庇汽輸发电机需鎳四吨左右。而鎳是我国 稀缺原素之“，因此必須寻找代用绸。 二、代用钢成分的設計 根据上迦性能要求，首先为了获得μ≤1.1的无磁性要求，必須使工件在使用条件下具有 稳定的奥体粗辙。根据二元状态图，无磁的铁合金必須含有≥27%Ni或≥14Mn,这甲羅和 奥是可以互换的其比例如，下：· 2×Ni%=1xMn%〔1] t600 W-Mr 温度 8-Mw d-Mw (4r 2x00 YE 0102030405060708090100 Mn 因IFe一Mn状总国 ①这项工作是北京朗缺學院哈衡演電机廠哈所滨工津大學三草位偏作造行的
奈 路 冉 磁 性 铸 姻 初 步 研 究 金 属物 理研姐 一 、 十 瀚胜汽翰菠龟筱封热磁绝铆的性能要求 十万址汽 输发 电机的 出腺板 ， 内壁板 、 定子压 园等需耍使 用无磁性绮胡 ， 以免发热 。 消 耗功率对 于这种 铸铜的性能要求如下 导磁性 召弓 机械性能 ，资 以 ，、 资 舀全 矽兰召 肠 ， 捍接性能 出腺板要与 剔捍接 ， 业保持气 密性 此外绪件往往需要补娜 ， 因 此 要求材料具有可 捍性 。 切创 加工性 耍求 材料能够切削 加工 ， 特别 出徐板和 定子压 圈有静多 、 。 螺杖及 少 曼 ，。 螺 坟需要攻粽套 扣 。 按原 来苏联投豁 ， 这类部件需要使 用高 的 月一加 ， 月一 其成份如表 所示 。 ， 按照这 神成分 清造这 三种另 件 ， 估针每 台十万冠汽翰发 电机需镍四吨左 右 。 而镍是 我 国 稀缺原素之一 ， 因此 必填寻 找代 用铜 。 二 、 代用绷成分的毅针 根据 上 述性能要求 ， 首先 为 了获得召‘ 的 无磁性耍求 ， 必镇使工件在使用条 件下具有 稳定的奥体粗撇 。 权据二元状态 图 ， 无 磁的敛合 金必复含有 全盯 或之 ， 脸 里魔和 牌是 可以互换的其比例 如 丁 只 二 入 肠 〔 〕 和口 子 。 护 ， 丫 乙 泛 丫认 马洲 酶 一 卜 界 ‘绝二 自 ‘，‘ 八 广旧 匆‘ 弋 旧乐厂卜 苦 ︸ · 川 伽仰加 澎度 一 乞 叨 功 圈 一 状慈 圈 这项 工作 是北 京翎 狱 擎 院 哈甭 演 机康哈甭 演工 常大 争三 苹位偏作造 行 的 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1960．06．011
-78一 斜院阜粮 4nA内 十AMK 12 A令K A+K 0 b 片 8 Atm A 奥体悯 06外 04+ 月M Hn7 8 0.2 0 t 3A/Am泛 0246802402468的24 珠花体明 且.。 含Mn哥6 c%一 固2续钢组織圆 闔3錳鲷从950°C在水中淬火后（左） 及从950。C常化后（右）的組織闆 缘机药不元全罐 不硬化的 2 7a9103617812022223242r6 Mn- 圆4C一Mn鋼拉伸強度(kg/mm2)經1000°C水淬热處理 猛是鹏于开启r一区的元素（图1），同时錳最显著地降低馬氏休轉变点(Ma点)，艋鋼 在容气中治却后所获得的組機如（图2）及（图3）所示。在含炭少的鋼中，当鑑的漫度高 时，即含锯从10~13%到20~25的情况下，形成具有密排六方点陣的飞相，。相和Y相都不 具有磁性。.在含錳高的铜中(I4%Mn),当含碳量>0.3%时，可以得到純料的奥氏体組 織；含碳愈高、則形成奥体所需要的錳就愈低，〔2〕〔3〕。艋鏑的机械性能与其含碳量及含猛 量的关系如（图4）及（图5）所示。 为了使工件具有良好的俾接性能，含碳量控制在0.3%以下，这就要相应地把M量增 高。加入一定量的鉻，可以进一步稳定奥氏体，而铬还可以提高鋼的抗氯化抗氫性和耐蝕性， 也可能提高铜的强度。和改善鋼的切削加工性能。 根据上逃組锻及性能的考虑，並参考德国成熟的鋼号X40MnCr18,X5Mn18我們研 究了几类中炭高艋奥氏体鑄鋼要求的各种性能这些鋼的化学成份列于表1中
一 一 栩 院 李软 夕 、 、 派 日 日阂 侧片 、 、 山 尸 ‘ 小 亡产， 、 、 、 黍卜 、 、 决 布洛 甲 手内 石， ，‘ 如、 ，‘ ‘ 、 卜 、 、 之溉 、 曰口 、 ， 琳 ， ‘ 二石 淤 ， 、 、 之之 、 闷 毫盏备 卜 、 乞翻 ，、 之之之 目叫殉峨砰必协 巾和次 含。 ， 号丫 圆 蕴翎 组践 圆 圆 缓姻 从 的 “ 在 水中淬 火 后 左 及 从 。 常化后 右 的 组线 同 防，月柑“ 拟一 门叼川 一 材即“幻似升朋打材 叹洲袄 。 ·﹃ 、 嘴气厂扩节号犷石万而 汤后一 ‘ ， 劫 ， 力 ，召 少 ‘ ‘ ‘ 户扬 兄 一 固 一 栩 拉 仲 孩 度 只 级工。 水淬 热虎 痊 锰是 码于开 启 一区 的元素 图 ， 同 时锰最 显著地 降低禺氏 休搏变点 二 点 ， 魔铜 在察气 中冷却后 所获得的粗罐如 图 及 图 所示 。 在含炭 少的翩 中 ， 当锰的摄度高 时 ， 即含锰从 一玲 到 的情 况下 ， 形成具有密 排六方 点 障的 。 相 ， 。 相和 ，相都不 具有磁性 。 在 含锰高的铜 中 ， 当含碳最 时 ， 可以 得 到钝料 的奥氏 体粗 撒 含碳愈 高 、 则 形成 奥体所需要的绿就 愈低 ， 〔 〕〔 〕 。 锰铜的机械性能与其含碳量及含锰 量 的 关系 如 图 及 图 夕所 示 。 为 了使工件具有良好的捍接 性能 ， 含碳量控制在 以 下 ， 这就需要相 应 地把 量增 高 。 加 入一定量的 路 ， 可以进一 步稳定奥氏 体 ， 而路还可以 提高铜 的抗氧化抗氢性和 耐触性 ， 也可 能提高铜的强度 。 和 改善铜 的切削 加工性能 。 根据上述粗艇及 性能 的考虑 ， 业 参考德 国成熟 的剔号 ， 肠 邓 我俏研 究 了 几类 中炭 高疑奥民 体鹅铜要求 的各种性能这些粼的化学成协列于表 中
第叶三期 一.79… 申欺密汉开皂 全密设大韵进 i 14 13 12 不的爵熟 金铜使人护斧宝克 e 中凝蹬) 6 隔住 Ma合室 低家n飘的酰梵花团 Ct】 圈5 C一Mn朗延伸率(%)經1000°C水淬熱處理 表1 成熟蜗号及实驗鋼的化学成份 鋼 号 媪号 C Mn Si Cr Ni P S 备註 HΠ-30 一 0.25/0.85 2.0/8.0 0.3/0.68.0/4.0 16/18 <0.04<0.03苏联鋼号 HJI-60 0.5/0.6 4.5/5.5 0.3/0.63.0/4.0 14/16 x40MnCr18 一 0.30/0.5017.0/19.00.3/0.88.0/3.5 德国鋼号 ×35MnI8 0.30/0.4017.0/19.0 25Mn18Cr4 01 0.25 18.9 0.15 4.1 0.035 0.007 05 0.23 18.4。 4.0 C2 0.30 20.0 一4 25Mn18 06 0.25 19 0.19 0.03 0.009 03 0.26 18.51 0,26 0.019 0.023 35Mn13 09 0.36 17.55 010 0.38 17.4 25Mn14Cr4 07 0.23 14.08 0.14 3.85 0.035 0.007 50MnIICr4 08 0.52 11.1 4.0
绪十 三 期 一 、 一 汉曰月月门门， 旅喇硬伪眺枉可峨 月峪叮八灯材 从‘勺、 奋 ， 沙‘ 月叮 圈 一 钢 延伸率 经 “ 水浮 热皮 理 表 成 熟铜号 及 实敬铜的化学成份 剔 号 燎号 备 乳 邵 卜 别苏联胡号 刃 德国绷号 汀怪卫胜月口 月 一 召 月 一 认 只 可 习。 邝 彭 汉对 州 的 一卜姗 砧 二 ︸山 昭璐 盯
80 纲院學报 三，实驗方法 实驗镧除城号08,09在铜院用5kg的狱性高羚设应墟进行泸煉外，其余：哈贺工大用碱 性高週波威应煌进行。容是为15kg,澆壮温安为150一1G00C.用鋁2氧，凉成下为减 G400mm2的方錠，或虎成銲接板，砂型川精！六砂城，一t是热打新。武样大夕 氧气切开，然中撒，一般都进行了拉伸，子磁武验，25M18Cr4还进ir了、丁织 等銲接能武驗。 1.温力学性能： 十万瓩汽输发电机上的压圈出锦板等体积較.保子设备条件利作的闲难、尽可能使 材料在舒态的性能就合乎要求，而减少由热处理带长的困难，所以主：要是对签态的武料 进行实驗。拉伸武样规格1=5L,拉伸武数炎a。,·6.,9等数据。 2.磁性武®： 无磁性鋼实霞是順磁性材料，测量导磁率()磁称法〔5)〔6)，磁场强度钓为500奥 斯特，而天平的精确度为万分之一克，样品，为柱体、直徑及最度分别为10及70公犀，友面 光洁度为(7V) 3.显微组織观察： 对于实数鋼的各种状态。进行了金相观缤，浸蝕剂选刑5%硝酸酒精液。並对5M· 18Cr4及25Mn18进行电解抛光浸触。 4.工艺性能： 对于实验鋼的銲接，切削加工及等造性能上进行了究，头，盘方法任：第件节叙速。 四、实驗钢的機械性能及蹲磁率 1.实验钢的这些性能列于表。 实验阚的这些性能列于表2。其中公乎10万斑输发电机飞磁等螨部件要求的有25Mn 18Cr4(01爐)及(05)城。25Mn18(06及03墟，25Mn14r4(07魃)及60Mn11Cr4 (08妨)的强度及导磁率合格，但塑性較法。5M18(09及010盥)仅有宁嵫苹合格。值得 指H：高碳低Tn的50Mn11Cr4(08姐)的强度：大，而塑性仅略低于规格：25MnI4Cr4 (07坡)铜的奥氏体稳定性低于25118Cr4(01赋)，翘过5C0C时效后，01的“值为 1.0023,而07姐的±值大到无法用磁称测定，这显然是出1于猛最的降低而引起的。 2.銲接性能：〔7] 对25Mn18Cr4进行了补銲(02城)收与C.T3号，对銲，丁空銲(05烛)銲接性能及銲 后的机械性能武殿， 对銲是25m的无磁翎与相同厚度的C'3号斜对卑，牌后面无宏理裂款，机减性能 (装2)合乎要求。金相观察（图6）发现在鲤篷根部局区出现炸殊1战，在其母阳 有微裂纹，这可能是銲接工艺上的缺陷所引起的。 丁銲是用以40m的无磁鋼与厚达50nm的CT?号調进行接。肉跟观祭来发现裂较 ,而剖开断面，用30倍放大绕观察也沒有发现裂校。 补是在40mm厚的板上，有深20mm宽25mm证120mm的槽上进行。望后技而无裂校， 而断面中也沒有裂絞。 从銲接工艺女銲后机械性能及导磁率来看这种弱的接銲性能合乎要求
一 劝 一 妈 院 拳粗 三 、 实 脆方法 实撇钢除燎 号 ， 在铜院用 摊的 碱性 高想 钦 应墟进 厅 贡辣外 ， 共 余 吞 哈 乍 工 大 川械 性高遏 波感 应燎进 行 。 容最为 ’ ， 涣 注温 衡为 肠娜 一 “ 川招 股氧 ， 沈 成 飞又均 ，加何 的 方丝 ， 或 浇成捍接板 ， 砂型 川钻 十耐 火 石娜叨成 ， 一般是 热 打箱 。 三汉武样 大 多 川 氧气 切开 ， 然 后水制 ， 一般都进行 了拉仲 ， 牙磁拭吩 ， 肠 还进 行 乒付 群 、 〕 一 ’ 一 踩 等 捍接能藏输 。 宝温 力学性能 十万班汽 翰发 电机 上 的压 圈 出腺板等 体 积仗 天 莎昆 犷段 备 条 件和 操 作的 困 难 ， 尽 可 能 使 材料在 赫 态的性能就 合乎要求 ， 而诚少 由 几热 处理 川洲别乏的 困 难 ， 所以主 要是 对铭 态 的户七料 进行实尉 。 拉仲藏样观格 二 团 ， 拉伸拭肺 中获 考 。 。 ， ‘ 。 ， 学等 数据 。 磁性贰股 无 磁性铜 实贸是顺磁性材料 ， 量导 磁率 石川 梁 川磁称 法 〔习 〔 〕 ， 磁墙 强度钓 为 奥 斯特 ， 而天 平的精确度 为 万分之 一克 ， 样 品为 刚社休 ， 政 视及 妥 度分 别 为 及 公厘 ， 表 而 光洁度 为 军军 显微刹二撒观察 对 于实股铜的 各种 肤 态 。 进行 了金相 观 察 ， 橙 触 剂选 用 稍酸酒 精榕 液 。 能 刘 时及 进行 电解抛光 浸触 。 三〔 ‘ 艺性能 对 于实服剔 的捍接 ， 切削 加工 及 舞造性能 上 迸 行 了研究 ， 实滚 方法 在第 叫 竹叙述 。 四 、 实脆铜的 拔械性能 及溥磁举 实墩铜 的这些性能 列于表 。 实脸剔 的这些 性能列于表 。 共 中合乎 功 万见 汽 翰发 电机 泥 磁 赫剔 部件要 求 的 有器 媲 及 坡 。 及 。 炫 ， ’ 嫂 反 雌 燎 的 强度及 导磁率 合格 ， 但塑性校 差 。 肠 灯。 及 烙 仅有 导磁率 合格 。 植得 指 出 高碳低 的 〔 媲 的 强度最 大 ， 而 塑性仅 赂 低于规 格 艺 燎 粼的奥氏 体 稳定性低于 约 燎 ， 翘 过 沁 “ 时效后 ， 煊的 孙 值为 昭 ， 而 谊 的 召 值大到 无法 用磁称 定 ， 这 显然是 由于猛 最的降 低 而 引起 的 。 鲜接性能 〕 刘 一 进 行 了补 捍 媲 及 一 与 · 号躺对 捍 ， 字捍 肠墟 鲜接性能 及 锌 后 的 机械性能藏脑 ， 对 锌是 厚 岛 们 的 无 磁铜 与相 同 厚度的 号剔对 弄 ， 捍后 去 盯无 宏现裂 社 ， 机械性能 表 合 乎 要求 。 金相 瑰 察 图 发现在群徒袱部 仃局部区 城 出现绪李殊扭 袱 ， 在 共 川 阴 有微裂校 ， 这 可 能是 锌接工 艺上 的缺 陷所 引起 的 。 丁字挥是 用厚 劝刀 的 无磁剔与 厚达 ，的 召 号铜进 行接接 。 肉眼 炭 绘 来发现裂校 ， 而 剖开 断 而 ， 用黝倍放 大撬现 察也没 仃发现裂 铰 。 补排是 在切 厚的铜板 上 ， 有深 宽 舀溯 资 儿小刀 的柳 卜进 行 。 捍后 表 而 无裂校 ， 而断 面 中也 没 有裂铰 。 从捍接工 艺及 辉后机械性能 及 导磁率来看这 种绷 的接捍性能合乎要求
第上三斯 81 注 1500.1-2:687.5.17 535030 2500.0 2200.1 25000.1 器 4614811285 117/331 c1211 乐 0.3 1 55 = 品 9'I 858 23 0:05 0-8 2:0 17.9.61 9 9 常 联 、、索是性 破 的 E 名 等 名 层 S 瓷 DIIuWOg 溪
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