本發(fā)明涉及電力金具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電力連接金具的非磁性材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，輸送電容量大幅增加，對(duì)懸垂線夾、耐張線夾、防振錘等導(dǎo)線金具在輸電過程中消耗能量的問題逐漸引起人們的關(guān)注。由于以上金具用可鍛鑄鐵和鋼材鐵磁性才來哦制成。當(dāng)導(dǎo)線中通過交變電流，在電力金具上便形成一個(gè)閉合的磁回路，鐵磁物質(zhì)在交變磁場(chǎng)作用下反復(fù)磁化，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化(磁滯現(xiàn)象)。在反復(fù)磁化的過程中，由于磁疇的反復(fù)轉(zhuǎn)向，鐵磁物質(zhì)內(nèi)部的分子摩擦發(fā)熱而造成能量損耗，這種構(gòu)成閉合回路的電力金具在反復(fù)磁化過程中，因?yàn)榇女牱磸?fù)轉(zhuǎn)向?qū)е碌墓β蕮p耗，就是所謂的磁滯損耗。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，這一交變磁場(chǎng)在金具內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，由于鋼鐵材料電阻的存在，必然產(chǎn)生有功率損耗，即渦流損耗。根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，在金具內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與輸電線路的電流大小成正比。傳統(tǒng)的可鍛鑄鐵、鋼制電力金具材料的相對(duì)磁導(dǎo)率大，存在磁滯渦流現(xiàn)象，在輸電線路上產(chǎn)生較大的磁滯和渦流損耗。因此，需要研制出一種磁導(dǎo)率較低、力學(xué)性能強(qiáng)的電力金具材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種用于電力連接金具的非磁性材料及其制備方法，通過熔融、扒渣孕育、球化孕育、澆注、時(shí)效處理等步驟制成，制得的非磁性材料具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)性能，且加工性好，奧氏體含量達(dá)80％以上，磁導(dǎo)率小于1.15，抗拉強(qiáng)度大于904mpa，屈服強(qiáng)度大于723mpa。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳2.85-3.2％、硅1.68-1.80％、錳15-19％、銅5.4-5.8％、鉻10-16％、氮0.5-0.8％、稀土0.8-1.4％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。

優(yōu)選的，用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳3-3.2％、硅1.75-1.80％、錳18-19％、銅5.6-5.8％、鉻15-16％、氮0.6-0.8％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。

優(yōu)選的，還包括鋁0-4％，鋁以電解鋁板的形式添加。

優(yōu)選的，所述稀土為質(zhì)量比1:4的鈰、鉺組合物，所述稀土以氧化物的形式添加。

優(yōu)選的，用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?620-1630℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1440-1460℃，向鐵水表面噴灑除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置球化劑和稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在900-1000℃淬火保溫1-2h，然后在500-700℃回火保溫1-2h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

優(yōu)選的，步驟1)中錳鐵前后添加量之比為2：1。

優(yōu)選的，步驟2)除渣劑用量為鐵水質(zhì)量的0.4-0.6％，稀土穩(wěn)定化孕育劑用量為鐵水質(zhì)量的0.6-1％。

優(yōu)選的，步驟3)球化劑為稀土鎂銅鐵球化劑，用量為鐵水質(zhì)量的0.7-0.8％。

優(yōu)選的，步驟3)中稀土孕育劑與硅鋇孕育劑添加量比為1:1，均為鐵水質(zhì)量的0.3-0.5％。

由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過熔融、扒渣孕育、球化孕育、澆注、時(shí)效處理等步驟制成，采用合理的配方組成和工藝改進(jìn)，制得的非磁性材料具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)性能，且加工性好，奧氏體含量達(dá)80％以上，磁導(dǎo)率小于1.15，抗拉強(qiáng)度大于904mpa，屈服強(qiáng)度大于723mpa。

本發(fā)明制得含氮高錳高鉻鑄鐵材料，其中銅、錳、鉻有利于擴(kuò)大奧氏體區(qū)，穩(wěn)定奧氏體，高錳、鉻的選擇有利于提高氮的溶解度，通過滲氮不僅提高了強(qiáng)韌性，加強(qiáng)耐沖擊性，且高氮有利于提高奧氏體的穩(wěn)定性，抑制鐵素體的形成，保證低磁性能，改善鑄鐵材料的力學(xué)性能和抗蝕性。碳為石墨化元素，硅、銅為促進(jìn)石墨化元素，可有效削弱或降低高錳帶來的白口傾向，且硅、銅可減少碳化物的形成，促進(jìn)奧氏體組織的穩(wěn)定性。采用多次孕育配合球化，提高了金相組織的均勻化，有利于各組分的合理搭配，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化組織性能，顯著提高了非磁性材料的綜合性能。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳3％、硅1.68％、錳18％、銅5.5％、鉻14％、氮0.6％、稀土1.2％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。還包括鋁4％。

用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?620℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1450℃，向鐵水表面噴灑鐵水質(zhì)量0.4％的除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入鐵水質(zhì)量0.8％的稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置鐵水質(zhì)量0.7％的稀土鎂銅鐵球化劑和鐵水質(zhì)量0.4％的稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入鐵水質(zhì)量0.4％的硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在950℃淬火保溫1.5h，然后在600℃回火保溫1.5h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

實(shí)施例2：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳2.95％、硅1.72％、錳16％、銅5.6％、鉻15％、氮0.8％、稀土1％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。還包括鋁2％。

用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?630℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1450℃，向鐵水表面噴灑鐵水質(zhì)量0.6％的除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入鐵水質(zhì)量0.6％的稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置鐵水質(zhì)量0.7％的稀土鎂銅鐵球化劑和鐵水質(zhì)量0.3％的稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入鐵水質(zhì)量0.3％的硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在900℃淬火保溫2h，然后在500℃回火保溫2h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

實(shí)施例3：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳2.85％、硅1.8％、錳17％、銅5.7％、鉻10％、氮0.7％、稀土0.8％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。還包括鋁3％。

用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?620℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1440℃，向鐵水表面噴灑鐵水質(zhì)量0.5％的除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入鐵水質(zhì)量0.8％的稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置鐵水質(zhì)量0.8％的稀土鎂銅鐵球化劑和鐵水質(zhì)量0.5％的稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入鐵水質(zhì)量0.5％的硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在1000℃淬火保溫1h，然后在550℃回火保溫1.5h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

實(shí)施例4：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳3.1％、硅1.75％、錳18％、銅5.7％、鉻12％、氮0.65％、稀土1.2％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。

用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?620℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1460℃，向鐵水表面噴灑鐵水質(zhì)量0.5％的除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入鐵水質(zhì)量0.7％的稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置鐵水質(zhì)量0.8％的稀土鎂銅鐵球化劑和鐵水質(zhì)量0.4％的稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入鐵水質(zhì)量0.4％的硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在1000℃淬火保溫1.5h，然后在700℃回火保溫1.5h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

實(shí)施例5：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳3.2％、硅1.75％、錳19％、銅5.6％、鉻14％、氮0.5％、稀土1.1％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。還包括鋁1％。

用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?620℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1450℃，向鐵水表面噴灑鐵水質(zhì)量0.4％的除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入鐵水質(zhì)量0.7％的稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置鐵水質(zhì)量0.8％的稀土鎂銅鐵球化劑和鐵水質(zhì)量0.3％的稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入鐵水質(zhì)量0.3％的硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在950℃淬火保溫2h，然后在500℃回火保溫1.5h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

實(shí)施例6：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳3.15％、硅1.7％、錳15％、銅5.8％、鉻16％、氮0.75％、稀土1.4％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。還包括鋁2％。

用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?630℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1440℃，向鐵水表面噴灑鐵水質(zhì)量0.4％的除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入鐵水質(zhì)量1％的稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置鐵水質(zhì)量0.8％的稀土鎂銅鐵球化劑和鐵水質(zhì)量0.3％的稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入鐵水質(zhì)量0.3％的硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在950℃淬火保溫1h，然后在600℃回火保溫1h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

實(shí)施例7：

一種用于電力連接金具的非磁性材料，包括以下百分含量組分制成：碳3.05％、硅1.78％、錳15％、銅5.6％、鉻15％、氮0.7％、稀土0.9％、硫≤0.04、磷≤0.02，余量為鐵。

用于電力連接金具的非磁性材料的制備方法，步驟如下：

1)熔融：將生鐵、廢鋼加入中頻感應(yīng)電爐中加熱至熔融，然后向其中添加部分錳鐵，在氮?dú)夥諊律郎刂?630℃，再將石英砂、氮化硅、鉻鐵、電解銅和其它剩余原料加入其中，取樣分析、調(diào)整；

2)扒渣孕育：降溫至1450℃，向鐵水表面噴灑鐵水質(zhì)量0.6％的除渣劑，攪拌1-3min，脫氧扒渣，然后向其中加入鐵水質(zhì)量0.8％的稀土穩(wěn)定化孕育劑孕育處理，保溫8-10min，得初級(jí)鐵水；

3)球化孕育：采用包內(nèi)沖入法進(jìn)行球化孕育處理，在包底由下往上依次放置鐵水質(zhì)量0.7％的稀土鎂銅鐵球化劑和鐵水質(zhì)量0.5％的稀土孕育劑，再將鐵水澆入球化包內(nèi)，澆入過程中隨流加入鐵水質(zhì)量0.5％的硅鋇孕育劑，得二級(jí)鐵水；

4)澆注：將二級(jí)鐵水澆注的澆鑄模具內(nèi)，冷卻得初鑄品；

5)時(shí)效處理：將初鑄品先在900℃淬火保溫1.5h，然后在550℃回火保溫2h，重復(fù)上述淬火、回火一次，出爐空冷即可。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。