一种γ-Fe-Mn-Al合金的超低温性能及顺磁性-反铁磁性转变

本文报道一种fcc结构的Fe-Mn-Al合金(Mn 25.6,Al 4.1,C 0.16,Si0.27 wt-％)在超低温的性能、组织结构与磁性转变。此合金在300—4 K间具有适宜的强度、较高的塑性、韧性与很稳定的奥氏体组织。300 K及4 K的磁化率x_v,分别为34.5×10~(-4)与22×10~(-4)。室温电阻率为105μΩ·cm,低温冷收缩率小于一般Fe-Cr-Ni奥氏体钢。其磁化率(x_v)-温度(T)曲线于320 K左右呈现峰值,dx/dT符号的改变表征发生了顺磁性-反铁磁性转变。同时伴有一些物理性能如弹性模量、热膨胀、电阻率等的反常变化。 Al加入Fe-Mn合金中,明显地降低Néel温度(T_N),提高磁化率,并在T_N点处呈现较大的磁化率峰值。与AISI 300系Cr-Ni奥氏体钢比较,γ-Fe-Mn-Al合金的主要特点为在极低温区(如20—4 K)兼具稳定的奥氏体与极低磁化率,是一种潜在的超导磁体用结构合金。     

0412-1961

研究了γ-Fe-Mn-Al-Cr(Mnl8.6—25.6,A10—9.8,CrO—5.7at.-%)合金中磁化率x,弹性模量E及电阻率p与温度T的关系.实验结果揭示该合金中存在顺磁-反铁磁性转变.提高Mn含量将降低合金的x和升高反铁磁转变温度T_N.相反,随着Al含量的增加,x增大,T_点降低,X-T曲线在T_N点的峰值增高;T>T_N时,     

TEMPERATURE DEPENDENCE OF ANTIFERRO-MAGNETIC γ-Fe-Mn-Al AND γ-Fe-Mn-Cr ALLOYS UPON RESISTIVITY

测定了面心立方结构Fe-Mn-Al,Fe-Mn-Cr合金的电阻率及磁化率与温度的关系,这些合金均呈现顺磁性-反铁磁性转变,并伴有电阻率-温度关系的反常变化.电阻率测定的结果说明,在Néel温度T_N以下,由于反铁磁有序散射,使电阻率反常增大,dρ/dT减小或变为负值,ρ-T曲线向上弯曲,反常电阻率随T_N的下降和X-T曲线峰值的升高而增大.Al的加入量对反铁磁转变引起的电阻率变化有强烈的影响,随Al浓度的增加,反常电阻率急剧增大,这可能与Al使合金中Fe离子位置存在较大局域净磁矩有关.Cr对反铁磁电阻率的影响远较Al小.本文的实验结果揭示,基于顺磁性-反铁磁性转变,研制一种温度系数较小的Fe-Mn-Al-Cr系新电阻合金是可能的。     

反铁磁态γ-Fe-Mn-Al及γ-Fe-Mn-Cr合金的电阻率-温度关系

测定了面心立方结构Fe-Mn-Al,Fe-Mn-Cr合金的电阻率及磁化率与温度的关系,这些合金均呈现顺磁性-反铁磁性转变,并伴有电阻率-温度关系的反常变化.电阻率测定的结果说明,在Néel温度T_N以下,由于反铁磁有序散射,使电阻率反常增大,dρ/dT减小或变为负值,ρ-T曲线向上弯曲,反常电阻率随T_N的下降和X-T曲线峰值的升高而增大.Al的加入量对反铁磁转变引起的电阻率变化有强烈的影响,随Al浓度的增加,反常电阻率急剧增大,这可能与Al使合金中Fe离子位置存在较大局域净磁矩有关.Cr对反铁磁电阻率的影响远较Al小.本文的实验结果揭示,基于顺磁性-反铁磁性转变,研制一种温度系数较小的Fe-Mn-Al-Cr系新电阻合金是可能的。     

γ-Fe-Mn-Al-Cr合金的顺磁-反铁磁性转变

研究了γ-Fe-Mn-Al-Cr(Mnl8.6—25.6,A10—9.8,CrO—5.7at.-%)合金中磁化率x,弹性模量E及电阻率p与温度T的关系.实验结果揭示该合金中存在顺磁-反铁磁性转变.提高Mn含量将降低合金的x和升高反铁磁转变温度T_N.相反,随着Al含量的增加,x增大,T_点降低,X-T曲线在T_N点的峰值增高;T>T_N时,|dx/dT|增大.Cr对Fe-Mn合金x-T曲线的影响较小,T>T_N时,X几乎不因T而变化.合金中γ→ε马氏体转变引起X降低,反之,ε→γ转变导致x升高.以多元回归分析建立γ-Fe-Mn-Al-Cr合金中T_N点与成分的经验关系.在顺磁-反铁磁性转变温度附近伴有E及ρ的反常变化,呈现“电阻率极小”.现在对Fe-Mn-Al合金的ρ反常还难以作出确切的解释,负电阻温度系数的产生可能与形成反铁磁能隙有关.所得结果对发展Fe-Mn-Al-Cr系反铁磁Invar合金及超低温无磁钢有一定的参考价值.     

含Al,Si反铁磁性γ-Fe-Mn基合金中的电阻极小

本文研究Al,Si及Cr对反铁磁性γ-Fe-Mn基合金的Neel转变及电阻极小的影响.结果表明,Cr对Fe-Mn基合金的磁化率(X),X-T及ρ(电阻率)-T关系的影响较小,也不促进基体形成局域净磁矩.相反,Al,Si则显著改变γ-Fe-Mn合金的磁结构、X-T及ρ-T关系,在Neel温度T_N以下,随反铁磁转变的磁性电阻ρ_m的增大,出现电阻极小,随后出现负电阻温度系数.降温直至4.3k,γ-Fe-Mn及γ-Fe-Mn-Cr合金在试验精度内未呈现任何电阻反常变化,而固溶Al或Si后则观察到第二次电阻极小,电阻极小温度T_(min)~(2)与电阻极小深度△ρ(ρ_(4k)～ρ_(T_(min)))随Al,Si浓度的增大而增加,且在T_(min)~(2)—4k间,ρ随lgT的降低而线性增大.由此可以假定,反铁磁态γ-Fe-Mn中加入Al或Si,导致Fe离子处形成局域净磁矩,并发生ISDW-CSDW态转变,因而产生类似Kondo效应的低温电阻极小.     

A STUDY ON NON-MAGNETIC AND CRYOGENIC STEEL 30Mn20A13

本文设计并研制出一种Fe-Mn-Al系无磁钢——30Mn20Al3,其合金成分(wt-％)为C0.28-0.32,Mn19-22,Al2.6-3.1,Si≤0.6。同时还研究了Al,C等元素对Fe-20Mn奥氏体稳定性、合金的力学性能等的影响。 实验结果表明,Fe-Mn合金中加入Al可抑制γ→ε及γ→ε→α′相的转变,使马氏体转变温度降低。碳稳定奥氏体的作用更为显著。 30Mn20Al3与1Cr18Ni9Ti相比较,强度与塑性均高,奥氏体稳定性亦大,磁导率低而电阻率高。其成本则只为1Cr18Ni9Ti的1/3左右,且资源丰富,具有发展为实用钢种的价值。可代替1Cr18Ni9Ti、铝合金等作为无磁钢及低温钢用于电气工业和低温工程中。     

A STUDY ON A CRYOGENIC AND NON-MAGNETIC AUSTENITIC STEEL 30Mn23A14Cr5

研究了尚未受人注意的Fe-Mn-Al-Cr系奥氏体钢,并从中发展出一种新超低温无磁钢30Mn23Al4Cr5。实验结果说明30Mn23Al4Cr5具有较好的综合性能:自室温至-269℃有适宜的强度与很高的韧性,-253℃时V形缺口冲击值为2048 kJ/m~2;低温奥氏体稳定,在-269℃拉伸,形变10％未发现α′马氏体,形变50％未发现ε马氏体;磁导率较低(μ=1.005),电阻率较高(ρ=1.08);冷收缩率很小,甚至低于铁素体的9％Ni钢;高温时效变脆倾向小于一般铬镍奥氏体钢;抗大气腐蚀性能优于9％Ni钢及15Mn26Al4,与ICr13不锈钢相仿。 由上述结果分析30Mn23Al4Cr5可能成为一种适用温度范围较广的低温无磁钢,作为低温钢可用于-150--269℃,作为无磁钢可用于600--269℃。     

30Mn23Al4Cr5超低温无磁钢的研究

研究了尚未受人注意的Fe-Mn-Al-Cr系奥氏体钢,并从中发展出一种新超低温无磁钢30Mn23Al4Cr5。实验结果说明30Mn23Al4Cr5具有较好的综合性能:自室温至-269℃有适宜的强度与很高的韧性,-253℃时V形缺口冲击值为2048 kJ/m~2;低温奥氏体稳定,在-269℃拉伸,形变10%未发现α′马氏体,形变50%未发现ε马氏体;磁导率较低(μ=1.005),电阻率较高(ρ=1.08);冷收缩率很小,甚至低于铁素体的9%Ni钢;高温时效变脆倾向小于一般铬镍奥氏体钢;抗大气腐蚀性能优于9%Ni钢及15Mn26Al4,与ICr13不锈钢相仿。由上述结果分析30Mn23Al4Cr5可能成为一种适用温度范围较广的低温无磁钢,作为低温钢可用于-150--269℃,作为无磁钢可用于600--269℃。     

RESISTIVITY MINIMUM IN ANTIFERROMAGNETIC γ-Fe-Mn BASE ALLOYS CONTAINING Al OR Si

本文研究Al,Si及Cr对反铁磁性γ-Fe-Mn基合金的Neel转变及电阻极小的影响.结果表明,Cr对Fe-Mn基合金的磁化率(X),X-T及ρ(电阻率)-T关系的影响较小,也不促进基体形成局域净磁矩.相反,Al,Si则显著改变γ-Fe-Mn合金的磁结构、X-T及ρ-T关系,在Neel温度T_N以下,随反铁磁转变的磁性电阻ρ_m的增大,出现电阻极小,随后出现负电阻温度系数.降温直至4.3k,γ-Fe-Mn及γ-Fe-Mn-Cr合金在试验精度内未呈现任何电阻反常变化,而固溶Al或Si后则观察到第二次电阻极小,电阻极小温度T_(min)~(2)与电阻极小深度△ρ(ρ_(4k)～ρ_(T_(min)))随Al,Si浓度的增大而增加,且在T_(min)~(2)—4k间,ρ随lgT的降低而线性增大.由此可以假定,反铁磁态γ-Fe-Mn中加入Al或Si,导致Fe离子处形成局域净磁矩,并发生ISDW-CSDW态转变,因而产生类似Kondo效应的低温电阻极小.     

Al含量对TiC-Fe钢结硬质合金组织与性能的影响

为开发新型TiC基钢结硬质合金,采用Fe2Al5预合金粉末添加方式和普通液相烧结法制备不同Al含量(占粘结相含量的0、0.77%、1.54%、2.3%,质量分数)的TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C)钢结硬质合金。探讨Al含量对TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C)钢结硬质合金的组织与性能的影响规律;并考察Al含量对合金的烧结性、相种类及硬度的影响规律。结果表明:随Al含量的增加,Fe-C合金的包晶反应温度点降低,包晶反应区间、BCC铁素体区和低温区的κ-碳化物沉淀区扩大;合金的硬质相TiC形貌及分布相近,且Al主要是溶解在粘结相中;合金的铁磁性与粘结相中奥氏体数量有关,随Al含量的增加,淬火+回火态合金的硬度增加;其断裂韧性、抗弯强度在Al含量为1.54%时达到峰值。     

碳热法生产稀土硅化物合金的物料性质(Ⅰ)——热物性参数与电阻率

用非稳态热线法测定了碳热法生产稀土硅化物合金原料的导热系数 ,用激光脉冲法测定了稀土硅化物合金的导热系数、热扩散系数和比热容。在 2 88～ 1 573K内 ,原料的导热系数与温度的关系可表示为 :λ =2 .56×1 0 - 2 7.8× 1 0 - 4 T(W·m- 1 ·K- 1 ) ;在 2 88～ 1 2 73K内 ,稀土合金的导热系数与温度的关系可表示为 :λ =1 4.30- 7.4× 1 0 - 3 T(W·m- 1 ·K- 1 )。还测定了原料中两种稀土配碳团块在 773K和 1 2 73K焙烧后的电阻率。     

30Mn20Al3无磁钢及低温钢的研究

本文设计并研制出一种Fe-Mn-Al系无磁钢——30Mn20Al3,其合金成分(wt-%)为C0.28-0.32,Mn19-22,Al2.6-3.1,Si≤0.6。同时还研究了Al,C等元素对Fe-20Mn奥氏体稳定性、合金的力学性能等的影响。实验结果表明,Fe-Mn合金中加入Al可抑制γ→ε及γ→ε→α′相的转变,使马氏体转变温度降低。碳稳定奥氏体的作用更为显著。30Mn20Al3与1Cr18Ni9Ti相比较,强度与塑性均高,奥氏体稳定性亦大,磁导率低而电阻率高。其成本则只为1Cr18Ni9Ti的1/3左右,且资源丰富,具有发展为实用钢种的价值。可代替1Cr18Ni9Ti、铝合金等作为无磁钢及低温钢用于电气工业和低温工程中。     

合金结构钢奥氏体N—C共渗的应用

合金结构钢的常规 N- C共渗处理 ,由于温度低(5 70℃ ) ,渗层薄 (见表 1) ,仅适用于轻载荷零件 ,使用面窄。将 N- C共渗温度提高到 630℃ ,因为此温度处在Fe- N- C三元共析温度以上 ,钢表面在此温度渗入 N后处于奥氏体状态 ,所以在此温度进行的 N- C共渗称为奥氏体 N- C共渗。此工艺有利于 N- C原子的渗入 ,增加了渗速 ,可显著提高合金结构钢制零件的有效硬化层深度及表面硬度。1　试验条件试样为2 5× 5 0 (mm )的 4 0 Cr钢、35 Cr Mo钢及4 2 Cr Mo钢 ,预先经 85 0× 15 min盐炉加热淬火及 640× 60 min回火的调质处理。奥氏体 N…     

Nicalon SiC/Al复合材料中的界面反应

从热力学和动力学方面对Nicalon SiC纤维与Al的化学反应进行了研究,探讨了反应机理及合金元素的影响.实验表明,从953K开始就发生SiC纤维和Al之间的反应.其反应符合抛物线规律;在1013K和1033K反应速率常数分别为3.30×10~(-8)m·s~(-1/2)和3.85×10~(-8)m·s~(-1/2).Mg,Cu和Mn等合金元素的共同作用会加剧其反应.     

热处理工艺对Heusler型Ni2MnGa合金马氏体相变的影响

采用电弧熔炼法熔炼Ni48Mn31Ga21和Ni50Mn255Ga25两种合金,并对这两种合金进行了热处理,借助交流磁化率测定、金相显微镜观察、X射线衍射等手段研究了热处理工艺条件对非化学计量比的Ni48Mn31Ga21合金马氏体相变和结构有序度的影响.结果表明(1)Ni48Mn31Ga21合金相变特征温度为Ms=305K,Mf=297K,As=313K,Af=318K,居里温度Tc=366K;(2)与空冷态相比,淬火态的马氏体转变量降低,经过400℃退火后,随着保温时间t的延长,马氏体转变量上升,当t=50h时达到最大值;(3)Ni48Mn31Ga21合金经过900℃×4d+400℃×50h热处理后,有序度明显提高.     

DEFORMATION MARTENSITE IN METASTABLE REGION OF Fe-Mn-Al-Cr SYSTEM

<正> 本工作研究Fe-Mn-Al-Cr系亚稳奥氏体区中形变a′马氏体量和形变量的关系以及合金成分的影响,为设计和发展Fe-Mn-Al-Cr系奥氏体无磁钢和低温钢提供一些参考。 根据Fe-Mn合金成分-结构关系,选择15—25wt-％Mn,0—1.50wt-％Al,0—0.40wt-％C     

Fe-Mn-Al-Cr系亚稳奥氏体区中形变马氏体的研究

本工作研究Fe-Mn-Al-Cr系亚稳奥氏体区中形变a′马氏体量和形变量的关系以及合金成分的影响,为设计和发展Fe-Mn-Al-Cr系奥氏体无磁钢和低温钢提供一些参考。根据Fe-Mn合金成分-结构关系,选择15—25wt-％Mn,0—1.50wt-％Al,0—0.40wt-％C     

超高强度钢中M_2C和β-NiAl相的复合析出强化行为

采用透射电镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)以及拉伸试验机对超高强度钢中的碳化物和金属间化合物的复合析出强化行为进行了研究。结果表明:在300℃回火时,主要析出大量的ε-碳化物,此时试验钢的强度升高,冲击性能略有降低;在430℃回火时,析出大量的粗大片状渗碳体,试验钢的强度继续提高,但冲击吸收能量迅速降至最低值;随着回火温度继续升高,渗碳体发生溶解,M_2C型碳化物、金属间化合物β-Ni Al相以及逆转变奥氏体开始在马氏体基体中开始析出,试验钢的抗拉强度和硬度值在470℃达到最大,屈服强度在490℃达到峰值。由于M_2C型碳化物、金属间化合物β-Ni Al相和薄膜状逆转变奥氏体的复合析出作用,试验钢在510℃回火5 h后,具有最佳的综合力学性能。当回火温度继续升高,M_2C型碳化物和逆转变奥氏体都发生粗化,钢的强度和冲击性能都有所降低,且经560℃回火后逆转变奥氏体含量达到最大值。     

钢牌号的统一数字代号

４．５非合金钢细分类与统一数字代号（表６）表６非合金钢细分类与统一数字代号统一数字代号非合金细分类（非合金工具钢、电磁铁、焊接用非合金、非合金铸钢除外）U０××××（暂空）U１××××非合金一般结构及工程结构钢（表示强度特性值的钢）U２××××非合金机械结构钢（包括非合金弹簧钢,表示成分特性值的钢）U３××××非合金特殊专用结构钢（表示强度特性值的钢）U４××××非合金特殊专用结构钢（表示成分特性值的钢）U５××××非合金特殊专用结构钢（表示成分特性值的钢）U６××××非合金铁道专用钢U７××××非…