CN111763806A - 低碳钢低温退火磁性热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了低碳钢低温退火磁性热处理工艺，包括退火前组织、退火工艺实验、工艺检测，所述退火前组织：材料为低碳钢的磁性零件，其组织为铁素体+片层状珠光体。本发明的低温退火针对三次渗碳体，目的是优化三次渗碳体的形貌，对力学性能影响不大。而普通球化退火针对的是二次渗碳体，主要是为了改变碳钢的力学性能，使其组织软化、硬度降低，为后续材料的切削或变形工艺做准备。目前还没有针对三次渗碳体的球化工艺出现。在该温度退火将减少三次渗碳体对磁路的遮挡面积，从而提高低碳钢的磁性能。相比高温退火，低温退火后晶粒的完善程度虽然稍差，但优化的三次渗碳体形貌抵消了这个不足，使得整体的磁性能仍然较好。

Description

低碳钢低温退火磁性热处理工艺
技术领域
本发明涉及低碳钢低温退火磁性热处理技术领域，具体为低碳钢低温退火磁性热处理工艺。
背景技术
低碳钢比电工纯铁磁性能稍低，但仍有很好的软磁性能，且低碳钢成本较电工纯铁低，因此作为软磁材料仍有着较广泛的用途。低碳钢良好的磁性能需要进行磁性热处理才能体现，良好的热处理工艺能给予低碳钢零件足够的磁性能以发挥更好的使用功效。当前低碳钢的磁性热处理工艺与电工纯铁的磁性热处理工艺过程相近，普遍强调在较高温度长时间保温，以期获得良好的磁性能。较普遍的磁性热处理工艺中保温温度高达920℃或更高，保温时间长达3h左右然后缓慢冷却，整体工艺时间长达11-14h左右。这种工艺由于温度高和时间长，不可避免地造成能源的浪费，因此，在磁性能不变的前提下寻找一种温度较低、时间较短的磁性热处理工艺十分有益。
目前低碳钢磁性零件的磁性热处理温度强调在较高温度下长时间保温，目的是尽快消除缺陷，提高磁性能。但低碳钢的成分和相变过程与电工纯铁并不相同，其中很重要的一点是因为渗碳体是磁的不良导体。电工纯铁的含碳量远低于0.0218％，退火后三次渗碳体量极少，而低碳钢的含碳量已经超出了0.0218％的极限，普遍高达0.04-0.08％，退火后必然出现分布于晶界上的薄片状三次渗碳体，其总量也必然是三次渗碳体理论总量的100％，远超电工纯铁的三次渗碳体量。这种渗碳体因为存在于晶界，所以片层薄而面积很大，因此对磁路的遮挡作用比较显著，这对低碳钢的磁性能是个很大的损害，但这个问题以前并没有得到关注，目前低碳钢的磁性热处理都是在高温奥氏体区保温，冷却时并不考虑三次渗碳体的析出对磁性能的影响，因此三次渗碳体的消极影响一直未被重视。如果采取措施减弱三次渗碳体片的危害，对磁性能的提升有相当的促进作用。
发明内容
本发明的目的在于提供低碳钢低温退火磁性热处理工艺，针对三次渗碳体进行700℃温度下的低温退火，促使其断裂、球化，目的是减小三次渗碳体所占有的面积，降低其对磁性能的负面影响。这与通常在该温度的球化退火不同，原因是本发明的低温退火针对三次渗碳体，目的是优化三次渗碳体的形貌，并不针对力学性能。而普通球化退火针对的是二次渗碳体，主要是为了改变碳钢的力学性能，使其组织软化、硬度降低，为后续材料的切削或变形工艺做准备。目前还没有针对三次渗碳体的球化工艺出现。在该温度退火将减少三次渗碳体对磁路的遮挡面积，从而提高低碳钢的磁性能。相比高温退火，低温退火后晶粒的完善程度虽然稍差，但优化的三次渗碳体形貌抵消了这个不足，使得整体的磁性能仍然较好。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：低碳钢低温退火磁性热处理工艺，包括退火前组织、退火工艺实验、工艺检测。
优选的，所述退火前组织：材料为低碳钢的磁性零件，其组织为铁素体+片层状珠光体，其带状组织小于等于3级。
优选的，所述退火工艺实验，包括以下步骤：
步骤一：将低碳钢磁性零件放入热处理炉中，并升温。
步骤二：升温至700℃后开始保温，保温时长为3h。
步骤三：以100℃/h的冷却速度将爪极缓慢冷却至600℃。
步骤四：温度冷却至600℃后出炉空冷至室温。
优选的，所述基于步骤一，将低碳钢磁性零件放入热处理炉中，然后将热处理炉的加热装置开关打开，使得加热装置开始工作对内部低碳钢磁性零件进行加热。
优选的，所述基于步骤二，将热处理炉的加热装置的控制器将调整加热装置至保持恒温状态，保证炉内温度保持在700℃。
优选的，所述基于步骤三，当需要降温时，则调节温控器使热处理炉以以100℃/h的冷却速度降温。
优选的，所述基于步骤四，当炉内冷却降至600℃时，则将热处理炉打开将低碳钢磁性零件取出自然冷却至室温环境。
优选的，所述工艺检测，将经过退火工艺后的低碳钢磁性零件放置在显微镜下进行检测内部结构，然后进行对比，再通过磁性装置将其进行检测磁性性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的低温退火针对三次渗碳体，目的是优化三次渗碳体的形貌，对力学性能影响不大。而普通球化退火针对的是二次渗碳体，主要是为了改变碳钢的力学性能，使其组织软化、硬度降低，为后续材料的切削或变形工艺做准备。目前还没有针对三次渗碳体的球化工艺出现。在该温度退火将减少三次渗碳体对磁路的遮挡面积，从而提高低碳钢的磁性能。相比高温退火，低温退火后晶粒的完善程度虽然稍差，但优化的三次渗碳体形貌抵消了这个不足，使得整体的磁性能仍然较好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为新工艺曲线与原工艺曲线对比图；
图2为薄片状的三次渗碳体片；
图3为断裂球化的三次渗碳体；
图4为薄片状的三次渗碳体片A处放大图；
图5为断裂球化的三次渗碳体B处放大图。
本发明提供一种技术方案：低碳钢低温退火磁性热处理工艺，包括退火前组织、退火工艺实验、工艺检测。
实施例
这样的工艺过程其退火温度在700℃，远低于传统磁性热处理退火温度的920℃，且不超过727℃的相变温度，入炉到出炉的工艺时长也只有5-6h，远少于传统退火工艺的11-14h，不但简单易行，且能大幅度降低加热温度和工艺时间，对热处理设备也有好处，在节能环保上有突出优势。新工艺与原工艺的工艺曲线对比见图1所示。
经测试，在励磁磁场强度为500A/m时，经低温退火工艺处理的低碳钢磁感应强度为1250mT左右，与原工艺保持了相同水平。低碳钢金相组织：低温退火前的薄片状三次渗碳体和低温退火后断裂球化的三次渗碳体对比见图2-图4。
本发明将低碳钢磁性零件放入热处理炉中，加热至700℃保温3h，然后慢速冷却至600℃，再出炉空冷以至室温即可获得三次渗碳体片形貌优化的组织，提高低碳钢磁性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：包括退火前组织、退火工艺实验、工艺检测。
2.根据权利要求1所述的低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：所述退火前组织：材料为低碳钢的磁性零件，其组织为铁素体+片层状珠光体，其带状组织小于等于3级。
3.根据权利要求1所述的低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：所述退火工艺实验，包括以下步骤：
步骤一：将低碳钢磁性零件放入热处理炉中，并升温。
步骤二：升温至700℃后开始保温，保温时长为3h。
步骤三：以100℃/h的冷却速度将爪极缓慢冷却至600℃。
步骤四：温度冷却至600℃后出炉空冷至室温。
4.根据权利要求3所述的低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：所述基于步骤一，将低碳钢磁性零件放入热处理炉中，然后将热处理炉的加热装置开关打开，使得加热装置开始工作对内部低碳钢磁性零件进行加热。
5.根据权利要求3所述的低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：所述基于步骤二，将热处理炉的加热装置的控制器将调整加热装置至保持恒温状态，保证炉内温度保持在700℃。
6.根据权利要求3所述的低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：所述基于步骤三，当需要降温时，则调节温控器使热处理炉以以100℃/h的冷却速度降温。
7.根据权利要求3所述的低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：所述基于步骤四，当炉内冷却降至600℃时，则将热处理炉打开将低碳钢磁性零件取出自然冷却至室温环境。
8.根据权利要求1所述的低碳钢低温退火磁性热处理工艺，其特征在于：所述工艺检测，将经过退火工艺后的低碳钢磁性零件放置在显微镜下进行检测内部结构，然后进行对比，再通过磁性装置将其进行检测磁性性能。
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