大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法
2023-06-02 21:49:51 1
專利名稱：大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法
技術領域：
本發明涉及大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，屬於熱處理領域。
背景技術：
Fe-Cr-Co合金由於其優異的磁性能而廣泛地應用在航空、航天、通訊、電器等行 業。Fe-Cr-Co合金磁性能來源於調幅分解時形成的強鐵磁α工相和弱磁性α 2相，根據Cahn 的調幅分解理論，在未加磁場時，成分變化周期沿空間三個方向是相同的。在一定的 外磁場中熱處理後，沿某一方向產生成分波動而成為鐵磁相，形成單軸各向異性。外加磁場 時的鐵磁Ci1相粒子優先沿外磁場方向長大，最終獲得拉長的Ci1相粒子直線排布於％相 中。磁場熱處理獲得的各向異性磁體的最大磁能積一般是成分各向同性磁體的2-3倍。由 於其磁性能對熱處理條件十分敏感，比如Fe-Cr-Co合金在士5°C的磁場熱處理溫度差別會 使其磁性能產生巨大的差別，因此，對其熱處理條件提出了更高的要求。在磁場熱處理時，由於調幅分解過程十分迅速，傳統的熱處理方法由於處理工藝 不能有效的針對調幅分解迅速這一特質，導致經磁場時效處理後零件的磁場均勻性不好， 性能差，對於大尺寸零件，如何保證其磁性能的均勻性也是本發明所要解決的問題。
發明內容
本發明目的是為了解決採用傳統熱處理方法的大尺寸零件的磁性能均勻性差的 問題，提供了一種大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法。本發明大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，該方法包括步驟一、將待處理的大尺寸環形磁鋼零件進行固溶處理；步驟二、將熱處理爐加熱到620°C 660°C時效處理設計溫度，然後保溫10分鐘 20分鐘；步驟三、將步驟一處理過的大尺寸環形磁鋼零件加裝導磁卡具，並放入經步驟 二升溫至時效設計溫度的熱處理爐中的均溫區，同時施加與所述導磁卡具平行、強度為 2k0e IOkOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件處於均勻磁場空間內，待所述大尺寸 環形磁鋼零件在5分鐘 10分鐘升溫至所述時效處理設計溫度，然後保溫45分鐘 90分 鍾；步驟四、停止加熱，撤去外磁場，並對加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件進行 水淬；步驟五、將步驟四處理過的加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件進行七級回火 處理；步驟六、將加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件冷卻至室溫，將導磁卡具拆卸 下來，獲得時效處理過的大尺寸調幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環形磁鋼零件的精密磁場 時效處理。本發明的優點本發明方法在對零件進行磁場熱處理時，施加的外磁場方向與導磁裝置平行，以保證零件兩端磁性的一致性。在保證零件處於均溫區和均勻磁場空間內，快 速升溫至時效設計溫度，使其在外磁場條件下發生調幅分解，零件迅速升溫能實時跟隨快 速的調幅分解過程，既可以獲得優異的磁性能，同時還使得零件磁性能的均勻性得到了提高。
圖1是大尺寸環形磁鋼零件熱處理工藝過程示意圖，曲線a為固溶處理過程，曲線 b為強磁場精密處理過程，曲線c為分級回火過程；圖2是精密磁場熱處理後零件的微觀組織形貌圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式大尺寸環形磁 鋼零件精密磁場時效處理方法，該方法包括步驟一、將待處理的大尺寸環形磁鋼零件進行固溶處理；步驟二、將熱處理爐加熱到620°C 660°C時效處理設計溫度，然後保溫10分鐘 20分鐘；步驟三、將步驟一處理過的大尺寸環形磁鋼零件加裝導磁卡具，並放入經步驟 二升溫至時效設計溫度的熱處理爐中的均溫區，同時施加與所述導磁卡具平行、強度為 2k0e IOkOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件處於均勻磁場空間內，待所述大尺寸 環形磁鋼零件在5分鐘 10分鐘升溫至所述時效處理設計溫度，然後保溫45分鐘 90分 鍾；步驟四、停止加熱，撤去外磁場，並對加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件進行 水淬；步驟五、將步驟四處理過的加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件進行七級回火 處理；步驟六、將加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件冷卻至室溫，將導磁卡具拆卸 下來，獲得時效處理過的大尺寸調幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環形磁鋼零件的精密磁場 時效處理。所述大尺寸環形磁鋼零件的材質為Fe-Cr-Co合金。步驟一將待處理的大尺寸環形磁鋼零件進行固溶處理的過程為首先採用Al2O3 粉末將所述大尺寸環形磁鋼零件埋伏起來；然後將所述大尺寸環形磁鋼零件放置在高溫爐 的均溫區內，並以35°C /min的升溫速率升溫到1050°C ；然後保溫60min ；然後採用冰鹽水 對大尺寸環形磁鋼零件進行淬火，完成對大尺寸環形磁鋼零件的固溶處理。高溫固溶處理的目的是為了防止Fe-Cr-Co合金零件氧化，為了獲得單一的α相 組織，從而為後續的α — Ci1+α 2調幅分解做好準備，因此避免高溫固溶組織中出現對合金 永磁性能不利的σ相和Υ相是十分必要的，而獲得單一 α相的程度主要與固溶溫度和淬 火速度有關。為了快速冷卻，保持單一的α相組織，採用冰鹽水對零件進行淬火。步驟三是強磁場精密處理過程。強磁場熱處理是控制和保證Fe-Cr-Co系合金磁 性能的關鍵環節。Fe-Cr-Co系永磁合金在強磁場熱處理時發生分解，生成鐵磁α工相分布在基體o，相中的調幅組織，由於強磁場的作用，o、相將沿著強磁場方向一致排列。所施加磁場為穩恆直流磁場，均勻磁場空間為①200×200ram『，控溫精度為±o．5℃。
為了保證磁性零件N、S極性能的均勻性，熱處理過程中需要將零件裝卡到導磁卡具上，並記錄下零件上與強磁場方向對應的N、S極極點。
在對零件進行磁場熱處理時，施加的外磁場方向與導磁裝置平行，以保證零件兩端磁性的一致性。在保證零件處於均溫區和均勻磁場空間內，快速升溫至設計溫度，使其在外磁場條件下發生調幅分解，調幅分解生成的鐵磁性o、相沿著外磁場方向排列，然後對零件進行淬火，以保持o、相平行排列狀態。
本發明為大尺寸磁性零件的磁場熱處理提供了一種新的工藝方法，既可以獲得優異的磁性能，同時還使得零件磁性能的均勻性得到了提高。比如，對於圓環零件，其N、S級的表面磁通相差低於3％，N、S級角度為170—190』，很好地滿足了一些精密磁性器件的要求。
Fe—Cr—C。合金零件經強磁場熱處理後雖然生成了富(Fe，C。)的鐵磁o、相和富Cr的弱磁或非磁o，相的調幅組織，但由於o、、o，相的成分區別不大，相應的合金的矯頑力、最大磁能積也很低，故需要進一步回火處理來增大合金中o、、o，兩相的成分差別。在回火處理過程中合金有以下三種變化合金中o、、o，相的成分差別進一步增大、o、相體積分數增多以及調幅組織的粗化。為了能夠使Fe—Cr—C。合金獲得較好的永磁性能，希望回火處理過程使合金兩相成分差別加大，保證o、相體積分數適中，同時合金的調幅組織尚未明顯粗化。
步驟五的七級回火處理過程為
第一級回火以30℃／min的升溫速率升溫到630℃，保溫lh；
第二級回火以l℃／min的降溫速度降到6lo℃，保溫lh；
第三級回火以l℃／min的降溫速度降到590℃，保
具體實施方式
六本實施方式與實施方式一的不同之處在於，步驟三中施加強度 為2k0e IOkOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在5分鐘 7分鐘升溫至所述時效 處理設計溫度，其它步驟和工藝參數與實施方式一相同。
具體實施方式
七本實施方式與實施方式一的不同之處在於，步驟三中施加強度 為SkOe IOkOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時 效處理設計溫度，其它步驟和工藝參數與實施方式一相同。
具體實施方式
八本實施方式與實施方式一的不同之處在於，步驟三中施加強度 為4k0e 6k0e的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時效 處理設計溫度，其它步驟和工藝參數與實施方式一相同。
具體實施方式
九本實施方式與實施方式一的不同之處在於，步驟三中施加強度 為3k0e 7k0e的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時效 處理設計溫度，其它步驟和工藝參數與實施方式一相同。
具體實施方式
十本實施方式與實施方式一的不同之處在於，步驟三中施加強度 為3k0e 5k0e的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時效 處理設計溫度，其它步驟和工藝參數與實施方式一相同。
具體實施方式
十一本實施方式與實施方式一的不同之處在於，步驟三中施加強 度為SkOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在7分鐘升溫至所述時效處理設計溫度， 其它步驟和工藝參數與實施方式一相同。
權利要求
大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於，該方法包括步驟一、將待處理的大尺寸環形磁鋼零件進行固溶處理；步驟二、將熱處理爐加熱到620℃～660℃時效處理設計溫度，然後保溫10分鐘～20分鐘；步驟三、將步驟一處理過的大尺寸環形磁鋼零件加裝導磁卡具，並放入經步驟二升溫至時效設計溫度的熱處理爐中的均溫區，同時施加與所述導磁卡具平行、強度為2kOe～10kOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件處於均勻磁場空間內，待所述大尺寸環形磁鋼零件在5分鐘～10分鐘升溫至所述時效處理設計溫度，然後保溫45分鐘～90分鐘；步驟四、停止加熱，撤去外磁場，並對加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件進行水淬；步驟五、將步驟四處理過的加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件進行七級回火處理；步驟六、將加裝有導磁卡具的大尺寸環形磁鋼零件冷卻至室溫，將導磁卡具拆卸下來，獲得時效處理過的大尺寸調幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環形磁鋼零件的精密磁場時效處理。
2.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 步驟一將待處理的大尺寸環形磁鋼零件進行固溶處理的過程為首先採用Al2O3粉末將所 述大尺寸環形磁鋼零件埋伏起來；然後將所述大尺寸環形磁鋼零件放置在高溫爐的均溫區 內，並以35°C /min的升溫速率升溫到1050°C ；然後保溫60min ；然後採用冰鹽水對大尺寸 環形磁鋼零件進行淬火，完成對大尺寸環形磁鋼零件的固溶處理。
3.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 步驟五的七級回火處理過程為第一級回火以30°C /min的升溫速率升溫到630°C，保溫Ih ；第二級回火以I0C /min的降溫速度降到610°C，保溫Ih ；第三級回火以1°C /min的降溫速度降到590°C，保溫2h ；第四級回火以1°C /min的降溫速度降到570°C，保溫4h ；第五級回火以1°C /min的降溫速度降到550°C，保溫6h ；第六級回火以1°C /min的降溫速度降到530°C，保溫8h ；第七級回火以I0C /min的降溫速度降到510°C，保溫10h，七級回火結束。
4.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 所述大尺寸環形磁鋼零件的材質為Fe-Cr-Co合金。
5.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 步驟二中將熱處理爐加熱到620°C 647°C時效處理設計溫度。
6.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 步驟二中將熱處理爐加熱到647°C 660°C時效處理設計溫度。
7.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 步驟二中將熱處理爐加熱到647°C時效處理設計溫度。
8.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 步驟三中施加強度為2k0e SkOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在5分鐘 7分鐘升溫至所述時效處理設計溫度。
9.根據權利要求1所述的大尺寸調幅分解型磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵 在於，步驟三中施加強度為SkOe IOkOe的外磁場，使所述大尺寸調幅分解型磁鋼零件在 7分鐘 10分鐘升溫至所述時效處理設計溫度。
10.根據權利要求1所述的大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，其特徵在於， 步驟三中施加強度為SkOe的外磁場，使所述大尺寸環形磁鋼零件在7分鐘升溫至所述時效 處理設計溫度。
全文摘要
大尺寸環形磁鋼零件精密磁場時效處理方法，屬於熱處理領域，本發明為解決採用傳統熱處理方法的大尺寸零件的磁性能均勻性差的問題。本發明方法包括1.固溶處理；2.將熱處理爐加熱到620～660℃時效處理設計溫度，保溫10～20分鐘；3.將零件加裝導磁卡具，並放入熱處理爐中的均溫區，同時施加與所述導磁卡具平行、強度為2～10kOe的外磁場，待所述大尺寸環形磁鋼零件在5～10分鐘升溫至所述時效處理設計溫度，然後保溫45～90分鐘；4.停止加熱，撤去外磁場，並進行水淬；5.七級回火處理；6.冷卻至室溫，將導磁卡具拆卸下來，獲得時效處理過的大尺寸調幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環形磁鋼零件的熱處理過程。
文檔編號C21D9/00GK101942552SQ201010509670
公開日2011年1月12日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者姜建堂, 孫學銀, 徐成彥, 楊麗, 王文壽, 甄良, 邵文柱 申請人:哈爾濱工業大學