CN107881292A - 一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法 - Google Patents

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Abstract

一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法，属于钢铁材料加工技术领域。其特征是石墨化钢石墨固溶处理是在外加脉冲磁场作用下实现的。固溶处理时，将石墨化钢在室温下装入加热炉内，待石墨化钢温度升高到550℃时，开始施加脉冲磁场，其磁场强度为10000～30000A/m、磁场频率为20～200Hz，当将石墨化钢温度升至其相变点Ac3以上30～50℃温度范围内时进行保温，其保温时间根据钢材规格确定，即按每毫米1.0～1.5分钟；保温结束后，关闭脉冲磁场电源，取出石墨化钢空冷至室温。利用该方法处理的石墨化钢，组织性能均匀，能够为后续热处理提供良好的预备组织。

Description

一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法
技术领域
本发明涉及一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法，属于钢铁材料加工技术领域。
背景技术
石墨化钢经石墨化处理后，表现出较高的冷成形和切削性能，具有较低的屈强比，能够软化到与低碳钢一样的水平，满足高速切削加工的要求；在固溶处理后，该钢中以石墨形式存在的碳消失，性能增高，屈强比增加，满足机械结构用钢对屈强比的要求。
目前，石墨固溶处理有利用该钢的淬火处理来实现。如IwamotoTakashi.Murakami Toshiyuki在JFE Techn Rep(2004，(4)：64-69)上发表的论文“Bar andWire Steels for Gear and Valve of Automobile(Eco-Friendly Free Cutting Steelwithout Lead Addition)”中，其石墨固溶是在淬火时完成的；再如，专利“提高石墨易切削钢力学性能的热处理方法(申请号/专利号：2012101711410)”中采用亚温淬火+高温回火的方法来提高该钢的性能。上述方法主要是将石墨全部或部分再溶回到钢的基体中，易造成碳在钢基体中的不均匀分布，进而导致组织性能的不均匀。
比较现有石墨固溶方法，同时克服现有处理方法中存在的碳分布不均匀，进而通过固溶后的组织均匀性，本发明提出了在外加脉冲磁场作用下的石墨固溶处理方法。利用该方法处理的石墨化钢，其组织性能均匀，可为后续热处理提高了良好的组织准备。
发明内容
经渗碳体分解石墨化处理后的石墨化钢，其中的石墨可以在一定的热力学条件下(如温度)固溶到该钢的基体中，因此，该钢可以通过热处理来调整其力学性能。显然，石墨固溶到钢基体中的效果会直接影响到后续的热处理效果。为此，本发明基于提高石墨固溶处理后组织均匀角度出发，提出一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法。
本发明通过以下技术措施实现：
一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法，其特征在于借助于脉冲磁场技术，对石墨化钢进行石墨固溶处理。其中，石墨化钢石墨固溶处理的方法是将石墨化钢在室温下装入加热炉内，待石墨化钢温度升高到550℃时，开始施加脉冲磁场，其磁场强度为10000～30000A/m、磁场频率为20～200Hz；当将石墨化钢温度升至其相变点Ac3以上30～50℃温度范围内时进行保温，其保温时间根据钢材规格确定，即按厚度或直径每毫米1.0～1.5分钟计；保温结束后，关闭脉冲磁场电源，取出石墨化钢空冷至室温。该方法主要是对C含量为0.20～0.77％、Si含量为0.10～1.60％、Mn含量为0.50～1.60％、P含量≤0.020％、S含量≤0.020％、Al含量为0.02～0.25％、B含量为0.0002～0.0060％、N含量为0.002～0.010％、其余含量为Fe的石墨化钢来进行。
本发明的有益效果：
利用该方法处理的石墨化钢，其组织性能均匀，能够为后续热处理提供良好的预备组织。
具体实施方式
现将本发明的实施例具体叙述于后。
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1
本实施例选用C含量为0.26％、Si含量为0.40％、Mn含量为0.76％、P含量为0.008％、S含量为0.015％、Al含量为0.021％、B含量为0.0008％、N含量为0.003％、其余含量为Fe的石墨化钢，其石墨化处理后的组织主要由铁素体和石墨组成。该钢为圆钢，其直径为20mm。将该钢在室温下装入加热炉内，待石墨化钢温度升高到550℃时，开始施加脉冲磁场，其磁场强度为12000A/m、磁场频率为60Hz；当将石墨化钢温度升至其880℃时进行保温，其保温时间24min；保温结束后，关闭脉冲磁场电源，取出石墨化钢空冷至室温。
对经过上述处理的石墨化钢进行金相分析与硬度测试，结果显示钢中的组织主要为珠光体+铁素体，其各个位置的硬度较为一致，均在HB190附近，上下波动2HB，这表明在脉冲磁场作用下的石墨固溶处理后的组织性能均匀，能够为后续热处理提供了良好的预备组织。
实施例2
本实施例选用C含量为0.62％、Si含量为1.20％、Mn含量为0.46％、P含量为0.011％、S含量为0.008％、Al含量为0.024％、B含量为0.0046％、N含量为0.008％、其余含量为Fe的石墨化钢，其石墨化处理后的组织主要由铁素体和石墨组成。该钢为圆钢，其直径为30mm。将该钢在室温下装入加热炉内，待石墨化钢温度升高到550℃时，开始施加脉冲磁场，其磁场强度为28000A/m、磁场频率为100Hz；当将石墨化钢温度升至其850℃时进行保温，其保温时间40min；保温结束后，关闭脉冲磁场电源，取出石墨化钢空冷至室温。
对经过上述处理的石墨化钢进行金相分析与硬度测试，结果显示钢中的组织主要为珠光体+铁素体，其各个位置的硬度较为一致，均在HB292附近，上下波动3HB，这表明在脉冲磁场作用下的石墨固溶处理后的组织性能均匀，能够为后续热处理提供了良好的预备组织。
由实施例可见，在石墨化钢石墨固溶处理过程中，引入脉冲磁场，可以确保处理后的组织性能均匀，能够为后续热处理提供良好的预备组织。

Claims (3)

1.一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法，其特征在于借助于脉冲磁场技术，对石墨化钢进行石墨固溶处理。
2.据权利要求1所述的一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法，其特征在于，所述的石墨固溶处理是将石墨化钢在室温下装入加热炉内，待石墨化钢温度升高到550℃时，开始施加脉冲磁场，其磁场强度为10000～30000A/m、磁场频率为20～200Hz；当将石墨化钢温度升至其相变点Ac3以上30～50℃温度范围内时进行保温，其保温时间根据钢材规格确定，即按厚度或直径每毫米1.0～1.5分钟计；保温结束后，关闭脉冲磁场电源，取出石墨化钢空冷至室温。
3.据权利要求1所述的一种应用脉冲磁场实现石墨化钢石墨固溶的方法，其特征在于，所述石墨化钢的主要化学成分及其质量百分比含量为：C：0.20～0.77％；Si：0.10～1.60％；Mn：0.50～1.60％；P≤0.020％；S：≤0.020％；Al：0.02～0.25％；B：0.0002～0.0060，N：0.002～0.010；其余含量为Fe。
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