锰系无磁铸铁合金设计及工艺研究

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1、山东建筑大学硕士学位论文摘要目前，应用在电工设备中的低磁导率金属材料主要是铜、铝及其合金。由于它们的力学性能比较低，当作为结构材料使用时，零件的截面尺寸较大，造成有色金属的大量消耗，虽然它们的节能效果明显，但设备的成本太大。所以，值得进一步探索节能新途径，开发一种低成本的电工材料。无磁铸铁就是一种低磁导率、低成本、容易加工和成型的新型电工材料。根据无磁铸铁形成机理，研究在普通灰铸铁的基础上加入合金元素改变基体组织，得到磁导率在3．5Gs／oe以下的奥氏体铸铁。这种铸铁具有低磁导率和高电阻率的特点，完全可以应用在电工设备中，可代替有色金属及其合金，大量节省有色金属资源。在铁碳合金

2、的研究中发现，镍、锰元素对扩大奥氏体区域都具有非常明显的作用，当其含量达到一定程度时，铸铁在室温下获得奥氏体组织。由于我国镍资源稀少以及其价格近来涨幅巨大，投资成本较高，不利于推广。本文就对以锰代镍制取低成本无磁铸铁，以及锰元素对其组织与性能的影响做了一些探讨。就Mn与Ni两种合金元素而言，二者均为扩大奥氏体区域元素，即均能获得单相奥氏体组织，用№代替Ni是完全可行的，同时Mn元素有着比Ni元素更大的固溶强化效果，可使无磁铸铁的性能得到改善。单一加入大量的Mn元素虽然可以得到奥氏体基体，但同时会产生大量的碳化物，从而增大了铸件的硬度和磁性，故锰含量的多少应严格控制。而且还需要加

3、入少量的铜和铝，主要作用是稳定奥氏体，促进石墨化，减少马氏体和碳化物。所以，根据各元素所起作用的不同，进行合理设计，确定它们的比例关系。通过分析、计算和合金设计，确定锰的含量，然后熔炼得到几种不同锰含量的无磁铸铁。采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段分析无磁铸铁的组织构成，并测定其力学性能和物理性能。随着锰元素加入量的增加，锰系无磁铸铁的磁导率明显降低，而且此类铸铁的电阻率远高于有色金属，在交变磁场中，可以有效地降低涡流损耗。研究结果表明，锰系无磁铸铁在组织和性能上都能满足要求，具有降低能耗、减少成本等诸多优点，完全可以代替有色金属应用在电工材料领域。在电工设备改进过程中

4、，具有广阔的应用前景和明显的经济效益。山东建筑大学硕士学位论文关键词：无磁铸铁，磁导率，奥氏体，电阻率，涡流损耗lI山东建筑大学硕士学位论文AHOyDesignand1．echnicaIStIIdyonManganeseSubgroupNonmagneticCastIronXingLei@Ia矧alpmccss朋gine喇ng)Di删byChuF瑚[1inABSTRACTP坞sently，10wm卿ticpI跚meabilit)rlnetalsappliedi11electric以luipmentsa∞mostlycopper、al珈[1iI岫ofmeiralloy．Wh铋me

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