專利名稱：低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟磁結(jié)構(gòu)鋼板及制造方法，特別涉及磁懸浮軌道梁用軟磁結(jié)構(gòu)鋼板。
背景技術(shù)：
用于磁懸浮的普通軟磁結(jié)構(gòu)鋼板最先出現(xiàn)在德國，1999年德國蒂森鋼鐵股份公司在美國申請US 6287395“可高能焊接的軟磁鋼及其在磁懸浮鐵軌部件上的應(yīng)用”揭示了軟磁結(jié)構(gòu)鋼板發(fā)明過程，US Patent6287395闡述了鋼中各合金元素的作用，但實際沖擊韌性較低，尤其0℃以下的低溫沖擊韌性很低，0℃橫向沖擊功在12J～57J之間，可能給列車運行帶來隱患；同時磁感也不高，B40只有1.60T左右，尤其低磁場下磁感較低B3只有0.60T，電磁轉(zhuǎn)化效率偏低，無效損耗大，電能損耗大，不能適應(yīng)日益嚴格環(huán)境保護要求。
中國專利申請?zhí)?1126937.5“磁懸浮列車用高性能軟磁鋼”，用于磁懸浮軌道梁的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板性能較德國發(fā)明有大幅度地提高，但其磁通密度、電阻率及低溫沖擊韌性仍然不夠高(B40約1.60T～1.61T、B3約0.9T～1.00T、電阻率ρ約0.39～0.40μΩm，0℃Akv≥140J)，尤其沖擊韌性在低于-10℃時，不能保證≥27J，焊接性也較差，焊接線能量只能控制在≤12kJ/cm才能保證熱影響區(qū)(HAZ)0℃Akv≥27J因此，此種軟磁結(jié)構(gòu)鋼板在比較寒冷的北方使用仍存在較大安全隱患。
中國專利申請?zhí)?2136192.4“用于磁懸浮軌道梁的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板”性能前一專利01126937.5有大幅度地提高，其磁通密度、電阻率具有大幅度提高(B40約1.65T～1.68T、B3約1.15T～1.30T、電阻率ρ約0.42～0.45μΩm)，低溫沖擊韌性雖然提高幅度很大，Akv(-20℃)＞150J，焊接性也有大幅度提高，可以采用較大線能量焊接，模擬焊接熱影響區(qū)(HAZ)-20℃Akv＞27J(模擬參數(shù)峰值溫度為1350℃、t8/5為50秒、單循環(huán))，但是-20℃以下的母材和焊接接頭的沖擊韌性Akv波動很大，尤其是焊接熱影響區(qū)存在局部脆性區(qū)(LBZ)，-20℃以下的Akv不能滿足≥27J，同時工序比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本也較高，需要離線?；療崽幚?。
中國專利申請?zhí)?3116097.2，不但制造工序簡單，生產(chǎn)成本也較低，無需要離線?；療崽幚恚忆摪逍阅苡写蠓鹊靥岣?，尤其低溫沖擊韌性提高幅度很大，Akv(-30℃)≥100J，焊接性也有大幅度提高，可以采用較大線能量焊接，模擬焊接熱影響區(qū)(HAZ)-30℃Akv≥21J(模擬參數(shù)峰值溫度為1350℃、t8/5為50秒、單循環(huán))，但是-30℃以下的母材和焊接接頭的沖擊韌性Akv波動很大，尤其是焊接熱影響區(qū)存在局部脆性區(qū)(LBZ)，-30℃以下的Akv不能總能滿足≥27J，尤其研究發(fā)現(xiàn)高Si含量的合金體系決定了軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的低溫韌性無法穩(wěn)定地滿足在-30℃以下寒冷地區(qū)的使用安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是進一步改善軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的母材和焊接熱影響區(qū)-30℃以下的低溫沖擊韌性，確保軟磁結(jié)構(gòu)鋼板在嚴寒地區(qū)(-30℃以下)使用的安全性，簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本；并具有優(yōu)良的電磁性能、優(yōu)良的低溫韌性、良好的焊接性，又具有高磁通密度、高電阻率以及優(yōu)良的抗磁時效性、耐大氣腐蝕性。
本發(fā)明的的技術(shù)解決方案是，徹底拋開高Si合金體系，充分發(fā)揮合金設(shè)計本身的潛能，實現(xiàn)軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的高強度、高韌性、優(yōu)良焊接性及良好的電磁特性的有機統(tǒng)一，即采用極低C、中等Si含量、高Als、高Mn、中等Cr含量、鐵磁性元素Ni合金化、加Ca或稀土元素REM處理、并采用控制Ti/N在2.5～3.2之間等技術(shù)手段，優(yōu)化再結(jié)晶控軋和加速冷卻工藝〖RCR+ACC或RCR+IDQ(Interrupted Direct Quenching)〗及后續(xù)緩冷工藝，使成品軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的晶粒尺寸在10～30μm，獲得優(yōu)異的機械性能、電磁性能和焊接性，以滿足前述對軟磁鋼所有性能要求，特別適用于磁懸浮列車軌道中的必須吸收承載力、導(dǎo)向力和驅(qū)動力的側(cè)面導(dǎo)向板。
低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，其成分為(質(zhì)量百分比)C0.010％～0.040％Si0.50％～1.00％
Mn1.00％～1.50％P≤0.015％S≤0.005％Als0.50％～1.00％Cr0.20～0.50％Cu0.20％～0.60％Ti0.005％～0.02％N0.001％～0.008％Ni0.30～0.80％Ca10ppm～60ppm(或REM10ppm～60ppm)其余為鐵和不可避免的夾雜；并Pcm≤0.20％，其中Pcm為焊接冷裂紋敏感指數(shù)；Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，其成分為(質(zhì)量百分比)C0.010％～0.020％Si0.70％～0.95％Mn1.10％～1.30％P≤0.013％S≤0.0040％Als0.60％～0.80％Cr0.30％～0.40％Cu0.30％～0.40％Ti0.010％～0.015％N0.003％～0.006％Ni0.50％～0.70％Ca0.002％～0.004％(或REM0.002％～0.004％)，其余為鐵和不可避免的夾雜；并要求Pcm≤0.20％，其中Pcm為焊接冷裂紋敏感指數(shù)；Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
碳眾所周知碳對軟磁結(jié)構(gòu)鋼的電磁性能、低溫沖擊韌性及焊接性影響很大，從改善鋼的電磁性能、低溫沖擊韌性及焊接性角度，希望鋼中C含量比較低為宜；但從軟磁結(jié)構(gòu)鋼的強度，更重要的從熱軋過程和正火過程的顯微組織控制角度，C含量不宜過低，因為軟磁結(jié)構(gòu)鋼中Si含量比較高，過低C含量(＜0.01％)造成Ac1、Ac3、Ar1、Ar3較高，這給熱軋和正火的均勻細化組織帶來較大問題，易形成混晶組織，造成軟磁結(jié)構(gòu)鋼低溫沖擊韌性低下和焊接熱影響區(qū)低溫沖擊韌性劣化；此外，C過低將導(dǎo)致晶粒長大速度變快，造成組織粗化，劣化低溫沖擊韌性。綜合以上的因素，并考慮C在鐵素體內(nèi)最大固溶度0.02％左右，因此C的含量控制在0.010％～0.040％之間。
硅鋼中的Si可以提高鋼的電阻率和磁導(dǎo)率，減小磁致伸縮、渦流損耗及磁滯損耗，軟磁結(jié)構(gòu)鋼中加入一定量的Si可以極大地提高鋼的電磁性能和電阻率；但由于Si是強鐵素體穩(wěn)定化元素，太多加入Si(＞1.0％)不僅會造成磁通密度降低，造成Ac1、Ac3、Ar1、Ar3較高，這給熱軋和正火的均勻細化組織帶來較大問題，易形成混晶組織，造成軟磁結(jié)構(gòu)鋼低溫沖擊韌性低下和焊接熱影響區(qū)低溫沖擊韌性劣化；其次，Si是鋼中的脆化元素，過多合金化不僅給鋼本身造成很大的脆性，而且嚴重損害鋼的焊接性，此外Si有抑制C從奧氏體和鐵素體中析出，提高鋼的淬硬性，促進A/M島形成。綜合上述因素，鋼中Si含量控制在0.50％～1.00％之間。
Mn作為合金元素在軟磁結(jié)構(gòu)鋼中除提高其電阻率、強度和改善韌性外，還具有擴大奧氏體相區(qū)，降低Ar1、Ar3點，細化鐵素體晶粒作用；但加入過多Mn(＞1.50％)會降低軟磁結(jié)構(gòu)鋼的磁通密度，提高軟磁結(jié)構(gòu)鋼的淬硬性，影響軟磁結(jié)構(gòu)鋼的焊接性，尤其小線能量焊接時，易形成脆硬組織如馬氏體，平衡考慮上述因素，Mn含量控制在1.00％～1.50％之間。
磷P作為鋼中有害夾雜對軟磁結(jié)構(gòu)鋼的電磁性能、機械性能，尤其低溫沖擊韌性和焊接性具有巨大的損害作用，理論上要求越低越好，但考慮到煉鋼條件和煉鋼成本，要求P含量控制在≤0.015％。
硫S作為鋼中有害夾雜對軟磁結(jié)構(gòu)鋼的電磁性能具有很大的損害作用，更重要的是S在鋼中與Mn結(jié)合，形成MnS夾雜物，在熱軋過程中，MnS的可塑性使MnS沿軋向延伸，形成沿軋向MnS夾雜物帶，嚴重損害鋼板的橫向沖擊韌性、Z向性能和焊接性，同時S還是熱軋過程中產(chǎn)生熱脆性的主要元素。理論上要求越低越好，但考慮到煉鋼條件、煉鋼成本和物流順暢原則，要求S含量控制在≤0.005％。
銅軟磁結(jié)構(gòu)鋼用作磁懸浮軌道梁側(cè)面導(dǎo)向板，因此要求其具有極其優(yōu)良的耐候性能，Cu是非常有效的耐候元素，在軟磁結(jié)構(gòu)鋼中加入一定的Cu能極大地改善其耐大氣腐蝕性；但加入過多的Cu(≥0.55％)，將損害軟磁結(jié)構(gòu)鋼的電磁性能，如降低磁通密度和提高矯頑力，由于Cu不是鐵磁性元素，鋼中加入Cu，將降低鋼的磁通密度，如果加入Cu含量超過0.60％，在熱軋和正火處理過程中，將發(fā)生細小彌散的ε-Cu沉淀(Cu在鐵素體中固溶度～0.50％)，釘扎磁疇壁運動，進一步降低鋼的磁通密度，提高矯頑力，同時還可能造成銅脆。但如果加入Cu含量過少(＜0.20％)，軟磁結(jié)構(gòu)鋼耐大氣腐蝕性不足，因此Cu含量控制在0.20％～0.60％之間。
鉻與Cu作用一樣，軟磁結(jié)構(gòu)鋼中加入一定含量Cr，也能大大改善其耐大氣腐蝕性，加入Cr過少(＜0.20％)，不足以改善軟磁結(jié)構(gòu)鋼的耐大氣腐蝕性，如果加入過多Cr(＞0.50％)，將嚴重損害鋼的電磁性能、低溫韌性，更重要的是鋼中Cr含量過高時，促進焊接HAZ內(nèi)的上貝氏體生長，降低HAZ低溫沖擊韌性，此外Cr是比較貴重元素。從平衡的角度出發(fā)，Cr含量控制在0.20％～0.50％之間。
鎳Ni是唯一能夠同時提高鋼的強度、低溫韌性及改善鋼的焊接性的元素；同時Ni還是鐵磁性元素，F(xiàn)e-Ni合金是一種性能優(yōu)良的軟磁材料，在鐵基合金中加入Ni不但不會降低材料的電磁性能，而且會進一步改善電磁性能，鋼中加Ni還可以降低銅脆現(xiàn)象，減輕熱軋過程的開裂，提高軟磁鋼的電阻率及改善耐大氣腐蝕性。因此從理論上講，鋼中Ni含量在一定范圍內(nèi)越高越好，但Ni是一種很貴重元素，從性能價格比考慮，加入0.30％～0.80％。
鈦軟磁結(jié)構(gòu)鋼中加入微量的Ti目的是與鋼中N結(jié)合，生成穩(wěn)定性很高的TiN粒子，抑制焊接HAZ區(qū)奧氏體晶粒長大和改變二次相變產(chǎn)物，改善軟磁結(jié)構(gòu)鋼的焊接性。加入Ti含量過少(＜0.005％)，形成TiN粒子數(shù)量不足，不足以抑制HAZ的奧氏體晶粒長大和改變二次相變產(chǎn)物而改善HAZ的低溫韌性；加入Ti含量過多(＞0.020％)時，在鋼液凝固過程中，液析出大尺寸TiN粒子，這種大尺寸TiN粒子不但不能抑制HAZ的奧氏體晶粒長大，反而成為裂紋萌生的起始點；此外Ti含量過多造成Ti/N＞3.42時，在熱軋和正火過程中，TiN很容易發(fā)生Ostwald熟化，失去釘扎奧氏體晶界作用。此外生成TiN數(shù)量過多，將導(dǎo)致軟磁結(jié)構(gòu)鋼的電磁性能下降和矯頑力升高，因此從改善軟磁結(jié)構(gòu)鋼的焊接角度出發(fā)，又不損害軟磁結(jié)構(gòu)鋼的電磁性能，Ti含量控制范圍為0.0050％～0.020％。
氮N的控制范圍與Ti的控制范圍相對應(yīng)，即Ti/N在2.5～3.0之間最佳，N含量過低，生成TiN粒子數(shù)量過少，尺寸過大，不能起到改善軟磁結(jié)構(gòu)鋼的焊接性的作用，反而對焊接性有害；但是N含量過高時，鋼中自由[N]增加，軟磁結(jié)構(gòu)鋼在以后使用過程中可能產(chǎn)生嚴重磁時效，同時鋼中N含量增加，焊接HAZ區(qū)自由[N]含量急劇增加，嚴重損害HAZ低溫沖擊韌性，惡化軟磁結(jié)構(gòu)鋼的焊接性，還會在板坯表面形成閃電裂紋，N含量的控制范圍為0.003％～0.008％。
Ca或REM對鋼進行Ca或REM處理，一方面可以進一步純潔鋼液，另一方面對鋼中硫化物進行變性處理，使之變成不可變形的、穩(wěn)定細小的球狀硫化物，提高軟磁鋼的電磁性能、抑制S的熱脆性、提高軟磁鋼沖擊韌性和Z向性能、改善軟磁結(jié)構(gòu)鋼沖擊韌性的各向異性。Ca或REM加入量的多少，取決于鋼中S含量的高低，Ca或REM加入量過低，處理效果不大；Ca或REM加入量過高，形成Ca或REM(O，S)尺寸過大，脆性也增大，可成為斷裂裂紋起始點，降低鋼的低溫韌性，同時還降低鋼質(zhì)純凈度、污染鋼液。一般控制Ca或REM含量按ESSP＝(wt％Ca)[1-124(wt％O)]/1.25(wt％S)，其中ESSP為硫化物夾雜形狀控制指數(shù)，取值范圍0.5～5之間為宜，因此Ca或REM含量的控制范圍為Ca0.001％～0.006％，REM 0.001％～0.006％。
酸溶鋁Als軟磁結(jié)構(gòu)鋼中的Als能夠固定鋼中的自由[N]，防止形成鐵的氮化物損害磁性，防止自由[N]在溫度和應(yīng)力作用下產(chǎn)生磁時效，降低焊接熱影響區(qū)(HAZ)自由[N]，改善HAZ的低溫沖擊韌性作用，同時Al是僅次于Si的能夠增加鋼板電阻率的元素，適當提高鋼中的Als含量不僅可以提高鋼板的電阻率，而且能夠促使析出的AlN粗大，改善鋼板的電磁性能，但是過多的增加Als導(dǎo)致磁通密度的降低，同時導(dǎo)致低溫韌性降低，綜合以上分析，Als控制在0.50％～1.00％。
為了確保鋼板的電阻率不低于0.380μΩm，硅與鋁的元素組合要滿足下列公式1.45≤Si+Als≤1.75。
焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pcm≤0.20％，優(yōu)選Pcm≤0.18％，其中Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
軟磁結(jié)構(gòu)鋼的顯微組織類型(母材)均勻細小的等軸鐵素體晶粒。用作高速磁懸浮列車軌道梁上的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，既要求具有優(yōu)良的力學(xué)性能，尤其是低溫沖擊韌性，又要求具有良好的電磁性能。因此，軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的顯微組織不同于通常的焊接結(jié)構(gòu)鋼板，也不同于普通的無取向電工鋼板。對于通常的焊接結(jié)構(gòu)鋼板，為了改善其母材和焊接熱影響區(qū)的低溫沖擊韌性，形成極細小的鐵素體晶粒(＜10μm)或細小的低碳貝氏體組織是有利的；而對于普通的無取向電工鋼板，為了改善其電磁性能，形成均勻粗大的等軸鐵素體(＞100μm)是有利的。對于軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，如果其顯微組織為極細小的鐵素體晶粒(＜10μm)或細小的低碳貝氏體組織，雖然能夠改善其力學(xué)性能，尤其是低溫沖擊韌性，但是電磁性能嚴重惡化，尤其低磁場下的磁通密度大大降低，因為鐵素體晶粒尺寸過小(＜10μm)，晶界面積增加，晶界釘扎磁疇壁運動的作用加強，對于細小的低碳貝氏體組織，除了不規(guī)則晶界釘扎磁疇壁運動外，更重要的是鐵素體板條中大量的晶體缺陷，如位錯、亞晶界等也嚴重阻礙磁疇壁運動，嚴重損害軟磁結(jié)構(gòu)鋼的電磁性能；如果軟磁結(jié)構(gòu)鋼板晶粒尺寸過于粗大(＞30μm)，雖然能夠改善軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的電磁性能、尤其低磁場下的磁通密度，但是其低溫沖擊韌性、尤其焊接熱影響區(qū)的低溫沖擊韌性急劇惡化。因此，軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的顯微組織應(yīng)為均勻細小的等軸鐵素體晶粒，鐵素體晶粒尺寸在10μm～30μm之間，具有極其優(yōu)良低溫沖擊韌性(-30℃以下)。
低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，包括如下步驟a)鑄造工藝，澆鑄溫度≤1600℃，優(yōu)選≤1580℃；b)板坯加熱，加熱溫度控制在1000℃～1150℃；c)熱軋，在完全再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)，大軋制道次壓下率進行快速連續(xù)軋制，確保變形金屬發(fā)生完全再結(jié)晶，軋制道次壓下率≥15％，優(yōu)選≥20％，熱軋總壓下率≥70％，優(yōu)選≥80％；控制終軋溫度在Ar3點以上；d)冷卻，加速冷卻開始時，鋼板溫度必須在Ar3點以上，以≥10℃/s，優(yōu)選≥20℃/s冷卻速度冷卻至500℃以下，優(yōu)選在300℃～500℃之間，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至室溫。
其中，所述的鑄造工藝為連鑄工藝。
所述的步驟c熱軋從軋制結(jié)束到開始加速冷卻之間的傳擱時間應(yīng)盡可能控制得短，力爭控制在30秒以內(nèi)，優(yōu)選控制在15秒以內(nèi)。
進一步，本發(fā)明所述的步驟c熱軋結(jié)束后還可以直接淬火，淬火停止溫度控制在500℃以下，優(yōu)選在300℃～500℃之間，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至200℃以下后，自然空冷至室溫。
所述的堆垛緩冷或緩冷坑緩冷緩慢冷卻速度控制在≤60℃/hr。
本發(fā)明的鑄造工藝推薦采用連鑄工藝，低溫澆鑄法較好，澆鑄溫度≤1600℃，優(yōu)選≤1580℃，在鑄坯不發(fā)生裂紋的條件下，凝固速度越快越好。
采用超低溫板坯加熱，板坯加熱溫度控制在1000℃～1150℃之間，優(yōu)選在1050℃～1100℃之間，確保原始板坯奧氏體晶粒度均勻并且細小。在完全再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)，大軋制道次壓下率進行快速連續(xù)軋制，確保變形金屬發(fā)生完全再結(jié)晶，為此軋制道次壓下率≥15％，優(yōu)選≥20％，熱軋總壓下率≥70％，優(yōu)選≥80％；控制終軋溫度在Ar3點以上，從軋制結(jié)束到開始加速冷卻之間的傳擱時間應(yīng)盡可能控制得短，力爭控制在30秒以內(nèi)，優(yōu)選控制在15秒以內(nèi)，并且特別重要的是加速冷卻開始時，鋼板溫度必須在Ar3點以上，以≥10℃/s，優(yōu)選≥20℃/s冷卻速度冷卻至500℃以下，優(yōu)選在300℃～500℃之間，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至室溫；或者進行軋后直接淬火(DQ-Direct Quenching)至淬火停止溫度(QST-Quenching Stop Temperature)，QST也控制在500℃以下，優(yōu)選在300℃～500℃之間，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至200℃左右后，自然空冷至室溫。采用堆垛緩冷或緩冷坑緩冷的目的是消除應(yīng)加速冷卻在鋼板內(nèi)部形成的內(nèi)應(yīng)力，提高電磁性能，緩慢冷卻速度控制在≤60℃/hr。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明突破了高Si成分體系，采用全新的合金體系設(shè)計，采用極低C、中等Si含量、高Als、高Mn、中等Cr含量、鐵磁性元素Ni合金化、加Ca或稀土元素REM處理、并采用控制Ti/N在2.5～3.2之間等技術(shù)手段，優(yōu)化再結(jié)晶控軋和加速冷卻工藝〖RCR+ACC或RCR+IDQ(InterruptedDirect Quenching)〗及后續(xù)緩冷工藝，使成品軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的晶粒尺寸在10～30μm，獲得優(yōu)異的機械性能、電磁性能和焊接性，以滿足前述對軟磁鋼所有性能要求，特別適用于磁懸浮列車軌道中的必須吸收承載力、導(dǎo)向力和驅(qū)動力的側(cè)面導(dǎo)向板。


圖1為本發(fā)明的軟磁結(jié)構(gòu)鋼顯微組織。
具體實施例方式
本發(fā)明軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的實施例及對比例見表1，對比例1、2為美國申請US 6287395；對比例3為中國專利申請?zhí)?2136192.4；對比例4為中國專利申請?zhí)?3116097.2。
本發(fā)明軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造過程如下實驗室真空感應(yīng)爐冶煉，鋼液成分達到目標成分后，立即開始澆鑄，鋼水的澆鑄溫度為1560℃～1590℃。鋼錠在加熱爐中均熱80分鐘，均熱溫度為1050℃～1100℃，熱軋采用6道次軋制工藝，累計壓下率75％～85％，終軋溫度為870℃～890℃，終軋結(jié)束與開始加速冷卻之間的傳擱時間為15s～30s，開始加速冷卻時鋼錠的表面溫度在860℃以上，加速冷卻速度為10℃/s～30℃/s，停冷溫度為450℃～500℃，隨后緩慢冷卻至200℃(緩慢冷卻速度≤1℃/min)，然后自然至室溫。
表1

表2

焊接熱模擬參數(shù)單循環(huán)，模擬峰值溫度1350℃、t8/5＝50秒。
由表2可以看出本發(fā)明鋼不僅磁通密度B3和B50比現(xiàn)有鋼高，尤其低磁場下的磁通密度B3比現(xiàn)有鋼高出較多，而且本發(fā)明鋼的低溫韌性比現(xiàn)有鋼優(yōu)異得多，表現(xiàn)為本發(fā)明鋼板低溫沖擊韌性在-40℃達到140J以上，更主要的是本發(fā)明鋼板焊接性優(yōu)良，焊接HAZ低溫韌性高，HAZ低溫沖擊韌性在-40℃達到41J以上，能夠安全地在-40℃環(huán)境中使用，而現(xiàn)有軟磁鋼板均不能安全地在-40℃環(huán)境中使用。
權(quán)利要求
1.低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，其成分為(質(zhì)量百分比)C0.010％～0.040％Si0.50％～1.00％Mn1.00％～1.50％P≤0.015％S≤0.005％Als0.50％～1.00％Cr0.20～0.50％Cu0.20％～0.60％Ti0.005％～0.02％N0.001％～0.008％Ni0.30～0.80％Ca10ppm～60ppm(或REM10ppm～60ppm)其余為鐵和不可避免的夾雜；并Pcm≤0.20％，其中Pcm為焊接冷裂紋敏感指數(shù)，Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
2.低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，其成分為(質(zhì)量百分比)C0.010％～0.020％Si0.70％～0.95％Mn1.10％～1.30％P≤0.013％S≤0.0040％Als0.60％～0.80％Cr0.30％～0.40％Cu0.30％～0.40％Ti0.010％～0.015％N0.003％～0.006％Ni0.50％～0.70％Ca0.002％～0.004％(或REM0.002％～0.004％)其余為鐵和不可避免的夾雜；并Pcm≤0.20％，其中Pcm為焊接冷裂紋敏感指數(shù)，Pcm＝wt％C+wt％Si/30+(wt％Mn+wt％Cu+wt％Cr)/20+wt％Ni/60+wt％Mo/15+wt％V/10+5wt％B。
3.如權(quán)利要求1或2所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，其特征是，軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的晶粒尺寸為10～30μm。
4.低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，包括如下步驟a)鑄造工藝，澆鑄溫度≤1600℃；b)板坯加熱，加熱溫度控制在1000℃～1150℃；c)熱軋，在完全再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)，大軋制道次壓下率進行快速連續(xù)軋制，確保變形金屬發(fā)生完全再結(jié)晶，軋制道次壓下率≥15％，熱軋總壓下率≥70％；控制終軋溫度在Ar3點以上；d)冷卻，加速冷卻開始時，鋼板溫度必須在Ar3點以上，以≥10℃/s冷卻速度冷卻至500℃以下，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至室溫。
5.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的鑄造工藝為連鑄工藝。
6.如權(quán)利要求4或5所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟a澆鑄溫度優(yōu)選≤1580℃；
7.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟c熱軋從軋制結(jié)束到開始加速冷卻之間的傳擱時間控制在30秒以內(nèi)。
8.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟c熱軋從軋制結(jié)束到開始加速冷卻之間的傳擱時間優(yōu)選控制在15秒以內(nèi)。
9.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟c熱軋結(jié)束后可直接淬火，淬火停止溫度控制在500℃以下，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至200℃以下后，自然空冷至室溫。
10.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟c軋制道次壓下率≥20％。
11.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟c熱軋總壓下率≥80％。
12.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟d冷卻速度優(yōu)選≥20℃/s。
13.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟d冷卻至300℃～500℃，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至室溫。
14.如權(quán)利要求9所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的步驟d淬火停止溫度控制在300℃～500℃，然后堆垛緩冷或緩冷坑緩冷至200℃以下后，自然空冷至室溫。
15.如權(quán)利要求4所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板制造方法，其特征是，所述的堆垛緩冷或緩冷坑緩冷緩慢冷卻速度控制在≤60℃/hr。
16.如權(quán)利要求1或2所述的低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板適用于制造磁懸浮軌道梁。
全文摘要
低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，其成分為(質(zhì)量百分比)C 0.010％～0.040％、Si 0.50％～1.00％、Mn 1.00％～ 1.50％、P≤0.015％、S≤0.005％、Al
文檔編號C22C38/50GK1690242SQ200410017999
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者劉自成, 陳超 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司