隨著科技的進(jìn)步，對(duì)于某些特定場(chǎng)合下應(yīng)用的不銹鋼提出了新的性能要求。比如追求一體化的特種電機(jī)，在設(shè)計(jì)時(shí)將轉(zhuǎn)軸和鐵芯合為一體，省去了硅鋼片和銅制壓環(huán)等零件，這有利于提高電機(jī)結(jié)構(gòu)的可靠性，但卻對(duì)轉(zhuǎn)子鐵芯材料提出新的要求，要求材料既具有較好的力學(xué)性能以傳遞扭矩，同時(shí)要有良好的磁學(xué)性能和電學(xué)性能，從而降低渦流損耗，提高電機(jī)總體效率。
1Cr17Ni1鐵素體-馬氏體雙相不銹鋼是在1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因其具有較好的強(qiáng)韌性結(jié)合通常作為主軸材料使用，但其電阻率較低，如若應(yīng)用在較強(qiáng)電磁場(chǎng)中會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流發(fā)熱，影響機(jī)械穩(wěn)定性。
Si和Al作為合金元素加入到碳鋼中能夠顯著提高碳鋼的電阻率和磁導(dǎo)率，這一點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到共識(shí)，但Si、Al的加入對(duì)鋼的力學(xué)性能會(huì)造成破壞。由于不銹鋼與碳鋼成分上存在較大差異，Si和Al對(duì)不銹鋼電阻率和力學(xué)性能的影響還需進(jìn)一步探索，如何通過(guò)Si、Al的合金化實(shí)現(xiàn)不銹鋼電阻率與力學(xué)性能的良好結(jié)合是本文研究的主要目的。本實(shí)驗(yàn)在1Cr17Ni1的基礎(chǔ)上添加不同含量的Si和Al元素，研究了這兩種元素的添加在提高原雙相不銹鋼電阻率的同時(shí)對(duì)組織和力學(xué)性能的影響，為高質(zhì)量新品種應(yīng)用于電磁場(chǎng)合不銹鋼的開發(fā)提供參考依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)合金以工業(yè)純鐵、金屬鉻、電解鎳、結(jié)晶硅、鋁錠等為原料，采用ZG-25型真空感應(yīng)電爐熔煉了5種合金，合金成分如表1所示。鑄錠經(jīng)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(jìn)行1000℃×1h油淬+620℃×2h油冷的淬火回火處理。按GB/T228-2002制備拉伸試樣，在WDW-300型微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸速度0.03mm/s。電阻率用HZ2522數(shù)字靈敏微歐表測(cè)定。用MATLAB圖像分析軟件計(jì)算馬氏體量。
表1 實(shí)驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)
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試樣編號(hào) |
C |
Cr |
Ni |
Mn |
P |
S |
Al |
Si |
Fe |
|
1# |
0.07 |
15.88 |
0.96 |
0.06 |
0.012 |
0.005 |
- |
- |
余量 |
|
2# |
0.09 |
16.02 |
1.07 |
0.08 |
0.012 |
0.006 |
- |
1.15 |
余量 |
|
3# |
0.09 |
15.67 |
1.27 |
0.04 |
0.012 |
0.004 |
- |
2.05 |
余量 |
|
4# |
0.06 |
15.73 |
1.10 |
0.04 |
0.012 |
0.006 |
0.94 |
- |
余量 |
|
5# |
0.10 |
15.84 |
1.22 |
0.06 |
0.012 |
0.005 |
0.96 |
1.16 |
余量 |
當(dāng)鐵素體-馬氏體雙相不銹鋼中馬氏體含量較高(≥36%)時(shí)，鋼的強(qiáng)度主要受馬氏體量的影響，Si和Al均可改變相變點(diǎn)從而調(diào)節(jié)組織中馬氏體量，并且Al的作用比Si強(qiáng)烈；當(dāng)馬氏體含量較低(≤8%)時(shí)，Si和Al對(duì)鋼強(qiáng)度的影響主要是固溶強(qiáng)化作用。電阻率隨加入Si和Al總量的增多而增大，加入2%Si可使實(shí)驗(yàn)鋼電阻率提高62.3%，并且添加2%Si后材料的強(qiáng)度雖有所下降，但塑性顯著提高，表現(xiàn)為較好的強(qiáng)韌性結(jié)合。（榕霖）
