托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：c 0.30～0.61％，si 0.12～0.64％，mn 16.8～25.2％，al 2.0～6.1％，p≤0.032％，s≤0.017％，余量为fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢，其特征在于，所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢厚度为12～35mm，组织为等轴奥氏体晶粒。3.根据权利要求1所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢，其特征在于，所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢经预应变与时效处理后，经检测，4.2k温度下低温钢沿轧向的屈服强度为860～1200mpa，抗拉强度为1155～1570mpa，延伸率为25.5～42.5％，断裂韧性为135～270mpa√m。4.根据权利要求3所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢，其特征在于，所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢经预应变与时效处理，具体过程为：(1)预应变：在室温下，对托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢进行预应变拉伸处理；(2)时效处理：将预应变处理后的高锰钢随炉加热至580～680℃进行时效处理；(3)冷却：将时效处理后的高锰钢淬火至室温，完成预应变与时效处理。5.根据权利要求4所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢，其特征在于，所述的步骤(1)中，拉伸处理的预应变为4～15％。6.根据权利要求4所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢，其特征在于，所述的步骤(2)中，时效处理时间为180～260h。7.权利要求1所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，铸造：按照托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢成分配比进行冶炼，将获得的钢水浇注到铁/铜模中，得到方形铸锭；步骤2，轧制：方形铸锭经加热均质化处理后，进行控制轧制，得到热轧钢材；步骤3，热处理：将热轧钢材冷却至室温后，1000～1200℃下进行保温热处理操作后，水冷至室温，制得托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢。8.权利要求1所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，方形薄铸锭的厚度为42～78mm。9.权利要求1所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，均质化处理温度为1100～1200℃，保温时间为2～4h；轧制开轧温度为1050～1150℃，终轧温度为900～1050℃，总压下率为52～82％，热轧钢材的厚度为6～35mm，轧制的单道次压下量为13～32％。10.权利要求1所述的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，热轧钢材冷却的开冷温度为880～980℃，热轧钢材冷却速度为20～40
℃/s，热处理时间为30～120min。

技术总结
本发明的托卡马克装置超导磁体保护套用极低温钢及其制备方法，属于钢铁材料技术领域。极低温钢化学成分按重量百分比为：C：0.30～0.61％，Si：0.12～0.64％，Mn：16.8～25.2％，Al：2.0～6.1％，P≤0.020％，S≤0.006％，余量为Fe和不可避免杂质。制法为：铸锭经冶炼铸造与均质化处理后，控制轧制、冷却及后续热处理，制得极低温钢。该极低温用钢具备无铁磁性特性，且配合超导磁体Nb3Sn制备过程，经预应变与长时间时效处理后，4.2K下力学性能远高于现有保护套材料力学性能要求，且优于316LN、JK2LB等现有极低温用钢。采用廉价Mn元素稳定奥氏体，代替Ni、Cr、Mo等贵重金属，通过Al元素提高抗时效脆性能力，极大降低合金成本。极大降低合金成本。


技术研发人员：刘振宇 任家宽 陈俊 王鹏杰 陈其源 李爽
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2022/1/25