奥氏体不锈钢Forta H系列为汽车电气工程提供了重要的新替代品
奥托昆普的新型Forta H系列超高强度不锈钢正在汽车工业中迅速引起人们的兴趣，它可以帮助设计师创造坚固，耐用和轻便的汽车结构。但是，其功能并不止于此。Forta H系列还为电动汽车（EV）电机和其他需要高性能非磁性材料的应用提供了一种经济高效的替代品。原因是，Forta H系列不锈钢即使经过大量的成形，机械加工和焊接，这种全奥氏体不锈钢也具有完全稳定的非磁性微观结构。
为什么非磁性材料对EV电动机很重要？
简而言之，电动汽车的电动机将磁场中流动的电流转换为驱动车轮的旋转力。电动机的效率取决于运行过程中产生的内在损耗。这意味着某些关键部件，例如支撑环和保护壳，在理想情况下应由非磁性材料制成，这将对磁场的影响最小化。
材料的非磁性程度也非常重要，使用99％（而非97％）的非磁性材料会对EV电动机的整体效率产生非常重要的影响。电动机的设计和构造等许多其他因素也对效率产生重大影响。
磁性和非磁性不锈钢
要了解Forta H系列的优点，我们要先考虑不同类型不锈钢的微观结构对磁性的影响。
纯铁通常以两种主要的晶体结构存在：具有体心立方（bcc）晶格的α-铁-形成铁素体和具有面心立方（fcc）晶格的γ-铁–形成奥氏体，见图1。
在室温下，纯铁作为铁素体存在。在高于911°C的温度下它会转变成奥氏体。但是，称为奥氏体形成剂的特殊合金元素（如镍，锰，钴或氮）可使奥氏体在室温下存在。由于其特征性的fcc微观结构，奥氏体钢表现出与铁素体钢不同的性能，特别是在耐腐蚀性方面。
在电气工程方面，最关键的区别是铁素体钢具有铁磁性，它们被磁铁吸引，而奥氏体钢具有顺磁性，它们是非磁性材料。
还有另一个重要的晶体结构–马氏体。奥氏体在高温下的fcc结构使碳原子容易进入铁原子之间的空间。在bcc铁素体结构中，碳原子的空间要少得多。因此，如果非常快速地冷却（淬火）加热后的钢，碳原子就会被困在铁素体中，形成马氏体的扭曲晶体结构。这很重要，因为马氏体非常坚硬，是强化钢的重要因素，而且它也具有铁磁性。
图1 –纯铁可以两种主要晶体形式存在-磁性铁素体和非磁性奥氏体
Forta H系列–始终非磁性，因为它从不形成马氏体
在需要非磁性材料的应用中使用常规奥氏体钢的主要挑战是，它们容易在成型，机械加工和焊接过程中形成马氏体。磁性马氏体会损害其非磁性。
这就是新的Forta H系列具有显著优势的地方，严格控制奥氏体形成元素的添加使其具有完全的奥氏体组织。至关重要的是，它不会因形成马氏体而变硬。相反，它依赖于具有称为TWIP（孪晶诱导塑性）效应的硬化过程。这使钢在加工时具有很高的瞬时硬化率（n值），并且显微组织变得越来越细。
Forta H系列保持其稳定且完全奥氏体的微观结构，而不会在钻孔，车削，铣削，冲压和焊接等成形和加工过程中转变成马氏体。这意味着，它始终保持非磁性。图2至5总结了Forta H系列的主要特性，这些特性对于电气工程很重要。
图2.不同材料的电导率
图3.Forta H系列的物理特性
图4.屈服强度和延伸率曲线
图5. Forta H系列的机械性能
Forta H系列的磁性如何？
材料的磁性通过其磁导率来衡量，磁导率是材料对外加磁场线性反应的磁化程度。磁导率通常是相对于空气或真空的比值-标称值为1。
Forta H系列的相对磁导率仅为1.006，相比之下，碳钢的典型值为100，纯铁的典型值为5,000。
Forta H系列应用于电动机组件
除了非磁性以外，Forta H系列具有很高的强度，含镍量低且价格稳定。在远高于EV电动机可能遇到的300~350°C的高温下，它还能保持其强度。这意味着Forta H系列提供了替代铝合金的高性能解决方案。图6中显示可能使用Forta H系列材料的区域，包括主壳体，端盖，法兰端盖和支撑盘。
图6. Forta H系列可提供更高性能的电动机组件
Forta H系列还可用于其他电气应用。例如，快速作用的电磁阀现在被大量用于车辆的座椅，车窗玻璃升降器和后视镜等部件中。
电磁兼容性EMC因素
除了具有非磁性，Forta H系列还可以作为帮助关键的电气组件满足目前日益严格的电磁兼容性（EMC）标准的材料。这意味着关键的机载组件被屏蔽，以使它们不会发射会影响其他车辆的射频干扰（RFI），同时还确保它们本身不受RFI的影响。随着市场向半自动和全自动驾驶汽车发展，EMC对于确保车辆的安全性和可靠性尤为重要。
Forta H系列具有1.24 m /（Ω·mm²）的低电导率，对于EMC应用而言，它是铝的电导率28-36 m /（Ω·mm²）的1/29。由于辐射功率受平方律控制，因此Forta H系列的屏蔽比铝有效841倍。
Forta H系列-汽车电气工程应用的新选择
无论是如何成型或加工，Forta H系列均保留完全奥氏体的非磁性，低电导率的微观结构。这使其非常适合：
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电动汽车电机组件
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快速作用电磁阀
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EMC屏蔽
Forta H系列的其他优点包括：
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高强度，轻质材料
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出色的防撞性能
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良好的耐腐蚀性
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低镍含量，价格稳定
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完全可回收
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优异的技术支持
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先进的研发中心
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对汽车行业的深刻理解
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