[科普中国]-非磁性钢

无磁钢是一种钢铁功能材料，即一种在磁场作用下基本不产生磁感应的低磁钢铁材料。1

性质非磁性钢相对磁导率μ值略大于1，在磁场中磁化作用很弱，即产生所谓的“无磁”现象，故形象地称之为无磁钢。无磁钢作为一种钢铁功能材料，在磁场作用下基本不产生磁感应。

无磁钢室温组织要求为稳定的奥氏体，这是由于铁素体、珠光体和马氏体组织在常温下为铁磁性，在磁场中表现出很强的磁化作用，磁导率很高，而具有面心立方结构的奥氏体为顺磁性，磁导率很低，通过适当的添加合金元素扩大Fe－C合金相图中的奥氏体区以及热处理方法，就可以在室温条件下获得稳定的单相奥氏体组织，从而使钢铁材料的磁导率保持在较低的水平。1

分类无磁钢室温组织要求为稳定的奥氏体，这是由于铁素体、珠光体和马氏体组织在常温下为铁磁性，在磁场中表现出很强的磁化作用，磁导率很高，而具有面心立方结构的奥氏体为顺磁性，磁导率很低，通过适当的添加合金元素扩大Fe－C合金相图中的奥氏体区以及热处理方法，就可以在室温条件下获得稳定的单相奥氏体组织，从而使钢铁材料的磁导率保持在较低的水平。1

按钢中成分划分，无磁钢可以分为高Ni钢、高Mn钢、高Cr－Ni钢、高Cr－Mn－N钢等；

按使用性能划分，无磁钢又可分为奥氏体无磁不锈钢和无磁结构钢，前者为保证奥氏体稳定性，必须加入足够量的Ni和Mn，同时为保证不锈性能，钢中Cr的质量分数至少应大于13%。而无磁结构钢多采用Fe－Mn系无磁钢，主要利用较高的Mn、C含量在室温即获得奥氏体组织，主要包括Fe－Mn、Fe－Mn－Cr和Fe－Mn－Al系无磁结构钢。1

应用无磁钢用途十分广泛，涉及电力、轨道交通、建筑以及国防军工等诸多领域。

（1）电力行业用发电机护环的设计应力较高，采用高强无磁钢可以减少转子端部的漏磁；大型核聚变装置，超导发电、输电和储能设备的结构材料需要大量无磁钢；磁悬浮列车的导向机构要求钢材满足无磁性能。

（2）建筑行业中避磁掩体采用无磁钢可以免受磁场影响，电力传导网络设备和大型飞机防护掩体等均使用无磁钢。我国电动自行车的保有量已超1.2亿，其电机中也大量使用无磁钢。

（3）石油钻铤、无磁模具和轴承等亦需要无磁钢铁材料。

（4）在国防军工领域，无磁钢被用于制造扫雷艇的船体和无磁发动机、隐蔽潜艇的结构材料等。采用无磁钢对军用船舰隐身能起到非常好的效果，例如俄罗斯台风级核潜艇非耐压壳就采用了高强度无磁钢。德国一直采用无磁钢建造潜艇，212型潜艇就采用的是高强度不锈无磁钢。1

发电机护环用无磁钢简介在电机工程中，无磁钢主要用作发电机护环材料。

我国护环用钢主要包括4个钢号，即40Mn18Cr4、50Mn18Cr4、50Mn18Cr4N、50Mn18Cr4WN， 经变形强化后，σ0.2可达1100 MPa。此外，40Mn18Cr3和55Mn18Cr3两种仿制的大型发电机护环用无磁结构钢主要作为利用半热锻形变强化工艺制造护环材料，将40Mn18Cr3钢中C含量提高到0.45%～0.65%，可使形变强化率得到有效改善。其半热锻最佳温度区间为550℃～600℃，变形量为30%，此时的形变强化方式以滑移、块移和蠕变三种方式同时进行。1

高锰无磁结构钢1.性质

Fe－Mn－Cr系高锰无磁结构钢的典型合金成分为18Mn－4Cr，即w(C)=0.3%～0.5%、w(Si)=0.3%～0. 8%、w(Mn)=17.0%～19.0%、w(Cr)=3.0%～5.0%、w(P)≤0.04%、w(S)≤0.03%，因其良好的力学性能，曾一度作为大型发电机护环用无磁结构钢，但当工作环境中存在腐蚀性介质(包括普通水)时容易发生应力腐蚀开裂，后来逐步被不含Ni的18Cr－18Mn－N无磁不锈钢取代作为发电机护环的主要制造材料。然而，前者由于Cr含量相对较低而且不需要额外添加N来稳定奥氏体，具有生产成本低廉，冶炼工艺相对简单的优势，所以仍可用作无腐蚀环境下令人满意的无磁钢铁结构材料。1

2.锻造工艺

（1）压钳把倒棱拔长；

（2）镦粗—冲孔；

（3）扩孔；

（4）心轴拔长。2

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学