專利名稱：大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，屬于熱處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Fe-Cr-Co合金由于其優(yōu)異的磁性能而廣泛地應(yīng)用在航空、航天、通訊、電器等行 業(yè)。Fe-Cr-Co合金磁性能來(lái)源于調(diào)幅分解時(shí)形成的強(qiáng)鐵磁α工相和弱磁性α 2相，根據(jù)Cahn 的調(diào)幅分解理論，在未加磁場(chǎng)時(shí)，成分變化周期沿空間三個(gè)<100>方向是相同的。在一定的 外磁場(chǎng)中熱處理后，沿某一方向產(chǎn)生成分波動(dòng)而成為鐵磁相，形成單軸各向異性。外加磁場(chǎng) 時(shí)的鐵磁Ci1相粒子優(yōu)先沿外磁場(chǎng)方向長(zhǎng)大，最終獲得拉長(zhǎng)的Ci1相粒子直線排布于％相 中。磁場(chǎng)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 于其磁性能對(duì)熱處理?xiàng)l件十分敏感，比如Fe-Cr-Co合金在士5°C的磁場(chǎng)熱處理溫度差別會(huì) 使其磁性能產(chǎn)生巨大的差別，因此，對(duì)其熱處理?xiàng)l件提出了更高的要求。在磁場(chǎng)熱處理時(shí)，由于調(diào)幅分解過(guò)程十分迅速，傳統(tǒng)的熱處理方法由于處理工藝 不能有效的針對(duì)調(diào)幅分解迅速這一特質(zhì)，導(dǎo)致經(jīng)磁場(chǎng)時(shí)效處理后零件的磁場(chǎng)均勻性不好， 性能差，對(duì)于大尺寸零件，如何保證其磁性能的均勻性也是本發(fā)明所要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決采用傳統(tǒng)熱處理方法的大尺寸零件的磁性能均勻性差的 問(wèn)題，提供了一種大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法。本發(fā)明大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，該方法包括步驟一、將待處理的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行固溶處理；步驟二、將熱處理爐加熱到620°C 660°C時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，然后保溫10分鐘 20分鐘；步驟三、將步驟一處理過(guò)的大尺寸環(huán)形磁鋼零件加裝導(dǎo)磁卡具，并放入經(jīng)步驟 二升溫至?xí)r效設(shè)計(jì)溫度的熱處理爐中的均溫區(qū)，同時(shí)施加與所述導(dǎo)磁卡具平行、強(qiáng)度為 2k0e IOkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件處于均勻磁場(chǎng)空間內(nèi)，待所述大尺寸 環(huán)形磁鋼零件在5分鐘 10分鐘升溫至所述時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，然后保溫45分鐘 90分 鐘；步驟四、停止加熱，撤去外磁場(chǎng)，并對(duì)加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行 水淬；步驟五、將步驟四處理過(guò)的加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行七級(jí)回火 處理；步驟六、將加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件冷卻至室溫，將導(dǎo)磁卡具拆卸 下來(lái)，獲得時(shí)效處理過(guò)的大尺寸調(diào)幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環(huán)形磁鋼零件的精密磁場(chǎng) 時(shí)效處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明方法在對(duì)零件進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理時(shí)，施加的外磁場(chǎng)方向與導(dǎo)磁裝置平行，以保證零件兩端磁性的一致性。在保證零件處于均溫區(qū)和均勻磁場(chǎng)空間內(nèi)，快 速升溫至?xí)r效設(shè)計(jì)溫度，使其在外磁場(chǎng)條件下發(fā)生調(diào)幅分解，零件迅速升溫能實(shí)時(shí)跟隨快 速的調(diào)幅分解過(guò)程，既可以獲得優(yōu)異的磁性能，同時(shí)還使得零件磁性能的均勻性得到了提高。


圖1是大尺寸環(huán)形磁鋼零件熱處理工藝過(guò)程示意圖，曲線a為固溶處理過(guò)程，曲線 b為強(qiáng)磁場(chǎng)精密處理過(guò)程，曲線c為分級(jí)回火過(guò)程；圖2是精密磁場(chǎng)熱處理后零件的微觀組織形貌圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式大尺寸環(huán)形磁 鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，該方法包括步驟一、將待處理的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行固溶處理；步驟二、將熱處理爐加熱到620°C 660°C時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，然后保溫10分鐘 20分鐘；步驟三、將步驟一處理過(guò)的大尺寸環(huán)形磁鋼零件加裝導(dǎo)磁卡具，并放入經(jīng)步驟 二升溫至?xí)r效設(shè)計(jì)溫度的熱處理爐中的均溫區(qū)，同時(shí)施加與所述導(dǎo)磁卡具平行、強(qiáng)度為 2k0e IOkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件處于均勻磁場(chǎng)空間內(nèi)，待所述大尺寸 環(huán)形磁鋼零件在5分鐘 10分鐘升溫至所述時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，然后保溫45分鐘 90分 鐘；步驟四、停止加熱，撤去外磁場(chǎng)，并對(duì)加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行 水淬；步驟五、將步驟四處理過(guò)的加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行七級(jí)回火 處理；步驟六、將加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件冷卻至室溫，將導(dǎo)磁卡具拆卸 下來(lái)，獲得時(shí)效處理過(guò)的大尺寸調(diào)幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環(huán)形磁鋼零件的精密磁場(chǎng) 時(shí)效處理。所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件的材質(zhì)為Fe-Cr-Co合金。步驟一將待處理的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行固溶處理的過(guò)程為首先采用Al2O3 粉末將所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件埋伏起來(lái)；然后將所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件放置在高溫爐 的均溫區(qū)內(nèi)，并以35°C /min的升溫速率升溫到1050°C ；然后保溫60min ；然后采用冰鹽水 對(duì)大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行淬火，完成對(duì)大尺寸環(huán)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，從而為后續(xù)的α — Ci1+α 2調(diào)幅分解做好準(zhǔn)備，因此避免高溫固溶組織中出現(xiàn)對(duì)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(guān)。為了快速冷卻，保持單一的α相組織，采用冰鹽水對(duì)零件進(jìn)行淬火。步驟三是強(qiáng)磁場(chǎng)精密處理過(guò)程。強(qiáng)磁場(chǎng)熱處理是控制和保證Fe-Cr-Co系合金磁 性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Fe-Cr-Co系永磁合金在強(qiáng)磁場(chǎng)熱處理時(shí)發(fā)生分解，生成鐵磁α工相分布在基體o，相中的調(diào)幅組織，由于強(qiáng)磁場(chǎng)的作用，o、相將沿著強(qiáng)磁場(chǎng)方向一致排列。所施加磁場(chǎng)為穩(wěn)恒直流磁場(chǎng)，均勻磁場(chǎng)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(guò)程中需要將零件裝卡到導(dǎo)磁卡具上，并記錄下零件上與強(qiáng)磁場(chǎng)方向?qū)?yīng)的N、S極極點(diǎn)。
在對(duì)零件進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理時(shí)，施加的外磁場(chǎng)方向與導(dǎo)磁裝置平行，以保證零件兩端磁性的一致性。在保證零件處于均溫區(qū)和均勻磁場(chǎng)空間內(nèi)，快速升溫至設(shè)計(jì)溫度，使其在外磁場(chǎng)條件下發(fā)生調(diào)幅分解，調(diào)幅分解生成的鐵磁性o、相沿著外磁場(chǎng)方向排列，然后對(duì)零件進(jìn)行淬火，以保持o、相平行排列狀態(tài)。
本發(fā)明為大尺寸磁性零件的磁場(chǎng)熱處理提供了一種新的工藝方法，既可以獲得優(yōu)異的磁性能，同時(shí)還使得零件磁性能的均勻性得到了提高。比如，對(duì)于圓環(huán)零件，其N、S級(jí)的表面磁通相差低于3％，N、S級(jí)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(jīng)強(qiáng)磁場(chǎng)熱處理后雖然生成了富(Fe，C。)的鐵磁o、相和富Cr的弱磁或非磁o，相的調(diào)幅組織，但由于o、、o，相的成分區(qū)別不大，相應(yīng)的合金的矯頑力、最大磁能積也很低，故需要進(jìn)一步回火處理來(lái)增大合金中o、、o，兩相的成分差別。在回火處理過(guò)程中合金有以下三種變化合金中o、、o，相的成分差別進(jìn)一步增大、o、相體積分?jǐn)?shù)增多以及調(diào)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(guò)程使合金兩相成分差別加大，保證o、相體積分?jǐn)?shù)適中，同時(shí)合金的調(diào)幅組織尚未明顯粗化。
步驟五的七級(jí)回火處理過(guò)程為
第一級(jí)回火以30℃／min的升溫速率升溫到630℃，保溫lh；
第二級(jí)回火以l℃／min的降溫速度降到6lo℃，保溫lh；
第三級(jí)回火以l℃／min的降溫速度降到590℃，保
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟三中施加強(qiáng)度 為2k0e IOkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在5分鐘 7分鐘升溫至所述時(shí)效 處理設(shè)計(jì)溫度，其它步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟三中施加強(qiáng)度 為SkOe IOkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時(shí) 效處理設(shè)計(jì)溫度，其它步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟三中施加強(qiáng)度 為4k0e 6k0e的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時(shí)效 處理設(shè)計(jì)溫度，其它步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟三中施加強(qiáng)度 為3k0e 7k0e的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時(shí)效 處理設(shè)計(jì)溫度，其它步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟三中施加強(qiáng)度 為3k0e 5k0e的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在7分鐘 10分鐘升溫至所述時(shí)效 處理設(shè)計(jì)溫度，其它步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟三中施加強(qiáng) 度為SkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在7分鐘升溫至所述時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度， 其它步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
權(quán)利要求
大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于，該方法包括步驟一、將待處理的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行固溶處理；步驟二、將熱處理爐加熱到620℃～660℃時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，然后保溫10分鐘～20分鐘；步驟三、將步驟一處理過(guò)的大尺寸環(huán)形磁鋼零件加裝導(dǎo)磁卡具，并放入經(jīng)步驟二升溫至?xí)r效設(shè)計(jì)溫度的熱處理爐中的均溫區(qū)，同時(shí)施加與所述導(dǎo)磁卡具平行、強(qiáng)度為2kOe～10kOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件處于均勻磁場(chǎng)空間內(nèi)，待所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在5分鐘～10分鐘升溫至所述時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，然后保溫45分鐘～90分鐘；步驟四、停止加熱，撤去外磁場(chǎng)，并對(duì)加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行水淬；步驟五、將步驟四處理過(guò)的加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行七級(jí)回火處理；步驟六、將加裝有導(dǎo)磁卡具的大尺寸環(huán)形磁鋼零件冷卻至室溫，將導(dǎo)磁卡具拆卸下來(lái)，獲得時(shí)效處理過(guò)的大尺寸調(diào)幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環(huán)形磁鋼零件的精密磁場(chǎng)時(shí)效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 步驟一將待處理的大尺寸環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行固溶處理的過(guò)程為首先采用Al2O3粉末將所 述大尺寸環(huán)形磁鋼零件埋伏起來(lái)；然后將所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件放置在高溫爐的均溫區(qū) 內(nèi)，并以35°C /min的升溫速率升溫到1050°C ；然后保溫60min ；然后采用冰鹽水對(duì)大尺寸 環(huán)形磁鋼零件進(jìn)行淬火，完成對(duì)大尺寸環(huán)形磁鋼零件的固溶處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 步驟五的七級(jí)回火處理過(guò)程為第一級(jí)回火以30°C /min的升溫速率升溫到630°C，保溫Ih ；第二級(jí)回火以I0C /min的降溫速度降到610°C，保溫Ih ；第三級(jí)回火以1°C /min的降溫速度降到590°C，保溫2h ；第四級(jí)回火以1°C /min的降溫速度降到570°C，保溫4h ；第五級(jí)回火以1°C /min的降溫速度降到550°C，保溫6h ；第六級(jí)回火以1°C /min的降溫速度降到530°C，保溫8h ；第七級(jí)回火以I0C /min的降溫速度降到510°C，保溫10h，七級(jí)回火結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件的材質(zhì)為Fe-Cr-Co合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 步驟二中將熱處理爐加熱到620°C 647°C時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 步驟二中將熱處理爐加熱到647°C 660°C時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 步驟二中將熱處理爐加熱到647°C時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 步驟三中施加強(qiáng)度為2k0e SkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在5分鐘 7分鐘升溫至所述時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸調(diào)幅分解型磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征 在于，步驟三中施加強(qiáng)度為SkOe IOkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸調(diào)幅分解型磁鋼零件在 7分鐘 10分鐘升溫至所述時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，其特征在于， 步驟三中施加強(qiáng)度為SkOe的外磁場(chǎng)，使所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在7分鐘升溫至所述時(shí)效 處理設(shè)計(jì)溫度。
全文摘要
大尺寸環(huán)形磁鋼零件精密磁場(chǎng)時(shí)效處理方法，屬于熱處理領(lǐng)域，本發(fā)明為解決采用傳統(tǒng)熱處理方法的大尺寸零件的磁性能均勻性差的問(wèn)題。本發(fā)明方法包括1.固溶處理；2.將熱處理爐加熱到620～660℃時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，保溫10～20分鐘；3.將零件加裝導(dǎo)磁卡具，并放入熱處理爐中的均溫區(qū)，同時(shí)施加與所述導(dǎo)磁卡具平行、強(qiáng)度為2～10kOe的外磁場(chǎng)，待所述大尺寸環(huán)形磁鋼零件在5～10分鐘升溫至所述時(shí)效處理設(shè)計(jì)溫度，然后保溫45～90分鐘；4.停止加熱，撤去外磁場(chǎng)，并進(jìn)行水淬；5.七級(jí)回火處理；6.冷卻至室溫，將導(dǎo)磁卡具拆卸下來(lái)，獲得時(shí)效處理過(guò)的大尺寸調(diào)幅分型磁鋼零件，完成大尺寸環(huán)形磁鋼零件的熱處理過(guò)程。
文檔編號(hào)C21D9/00GK101942552SQ201010509670
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者姜建堂, 孫學(xué)銀, 徐成彥, 楊麗, 王文壽, 甄良, 邵文柱 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)