CN112126755A - 一种电工纯铁退火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电工纯铁退火方法，包括以下步骤：S1，将电工纯铁工件装入600℃的退火炉中，并随炉加热使电工纯铁工件温度升至800℃；S2，在电工纯铁工件温度升至800℃后以不大于50℃/h的加热速度将电工纯铁工件加热到850‑950℃，并保温3.5‑5.5h；S3，保温后以不大于50℃/h的冷却速度将电工纯铁工件冷却至700℃，之后随炉冷却电工纯铁工件至500℃；S4，在电工纯铁工件冷却至500℃后，向炉内通入氮气，利用氮气冷却电工纯铁工件至50℃出炉，完成对电工纯铁工件的退火处理。该发明通过通入氮气，能快速的将温度降低，有效的降低了电工纯铁工件的变形程度，有效去除了电工纯铁工件的内应力。
Description
技术领域
本发明涉及电工纯铁的加工，尤其是一种能快速冷却，有效去除应力，降低变形程度的电工纯铁退火方法。
背景技术
在金属加工领域，冷加工会造成纯铁内部多种晶体缺陷(位错、层错等)，并引起内应力，从而增加磁畴壁运动的难度，使Hc增大，μm值降低，如图1中所示。而为了消除这些不良影响，就要对其进行去应力退火或再结晶退火。而退火温度对磁性能的影响如图2所示，退火温度高，使得晶粒粗大，并能消除纯铁材料的应力，对导磁性能有利，但在高温退火时，对于厚薄不均匀的电工纯铁工件，自然冷却，薄的地方冷却的时间快，变形收缩小，厚的地方冷却时间慢，变形收缩大，从而导致电工纯铁工件的严重变形收缩。
发明内容
针对现有的不足，本发明提供一种能快速冷却，有效去除应力，降低变形程度的电工纯铁退火方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电工纯铁退火方法，包括以下步骤：
S1，将电工纯铁工件装入600℃的退火炉中，并随炉加热使电工纯铁工件温度升至800℃；
S2，在电工纯铁工件温度升至800℃后以不大于50℃/h的加热速度将电工纯铁工件加热到850-950℃，并保温3.5-5.5h；
S3，保温后以不大于50℃/h的冷却速度将电工纯铁工件冷却至700℃，之后随炉冷却电工纯铁工件至500℃；
S4，在电工纯铁工件冷却至500℃后，向炉内通入氮气，利用氮气冷却电工纯铁工件至50℃出炉，完成对电工纯铁的处理。
作为优选，所述S2步骤中将电工纯铁工件加热到的温度是860-930℃，保温时间是4-4.5h。
作为优选，所述退火炉是在通入氢气和/或抽真空的状态下对电工纯铁工件进行退火的。
作为优选，所述退火炉是在通入氢气和抽真空的共同作用下对电工纯铁工件进行退火的，其中在S1步骤中将退火炉抽真空，使得炉内真空度达到20Pa，并在S2和S3步骤中通入氢气，并使氢气在炉内保持600-700秒。
作为优选，所述S3步骤中也往炉中通有氮气。
本发明的有益效果在于：该发明退火温度高，使得晶粒粗大，消除了纯铁材料的应力，有利于其导磁性能，去应力时不会发生α←→γ的相变，从而避免了冷却时发生相变时导致晶粒细化的问题产生，并在电工纯铁工件温度降低到500℃时，通过通入氮气，氮气起到了快速冷却的作用，能快速的将电工纯铁工件的温度降低，冷却时间快而且均匀，有效的降低了电工纯铁工件厚薄不均匀时的收缩变形程度，也有效去除了电工纯铁工件的应力。
附图说明
图1是冷变形对工业纯铁的磁性能的影响示意图；
图2是冷加工纯铁的磁性能与退火温度的关系示意图，其中1的压缩率为45％，2的压缩率为94％，3的压缩率为99.9％；
图3是本发明中电工纯铁的去应力退火工艺曲线示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例如图3中所示，一种电工纯铁退火方法，包括以下步骤：
S1，将电工纯铁工件(DT4C)装入600℃的退火炉中，并随炉加热使电工纯铁工件温度升至800℃，此过程加热大约2h；
S2，在电工纯铁工件温度升至800℃后以不大于50℃/h的加热速度将电工纯铁工件加热到860℃-930℃，此时随着退火温度的升高，晶粒长大的速度也就越快，在体积一定的情况下，晶粒越大，晶界面积就越小，位错就越少，内应力就越小，妨碍金属的磁化和去磁过程的作用就越小，因此矫顽力就会明显下降，此时在铁组织内部达到了更完全的组织平衡，消除了应力，而在晶粒的连接处有硬磁性的歪扭的原子晶格存在，使得晶粒变大，其表面对体积的总比值就越小，矫顽力就越低，但退火温度过高时也会影响到产品的强度，因此选择在850-950℃的范围，实施例中则选择860℃-930℃，在该实施例中加热大约1.2后，电工纯铁工件温度达到860℃，亦即以50℃/h的加热速度来加热，之后继续加热，使电工纯铁工件的最高温度不超过930℃，这样使得电工纯铁工件的温度始终在这一温度范围内，并保温4h，使得纯铁得以充分的反应，在高温下长时间保温时，溶解在电工纯铁工件中的杂质原子就会扩散到表面而被清除，杂质含量得以降低，晶粒得以粗化，其软磁的性能就大大的提高，退火温度高，使得晶粒粗大，并能消除纯铁材料应力，对导磁性能有利，也不会发生α←→γ的相变，避免了冷却时发生相变导致的晶粒细化，这样在保证产品足够强度的情况下，也能使得晶粒最大化，有效的降低产品的矫顽力。
S3，保温后则以不大于50℃/h的冷却速度将电工纯铁工件冷却至700℃，在该过程中，电工纯铁工件从860℃的温度降低至700℃大约3h，之后则使电工纯铁工件随炉冷却，并使电工纯铁工件冷却至500℃，保持一定的冷却速度，使得炉内的温度是在平稳中下降的，就可以使得电工纯铁内部的相变以及晶粒的变化也是平稳进行的，避免在冷却过程中温度太大的波动而导致的对内部结构及相变的不良影响；刚开始降温时，炉内温度高降温慢，随着温度的下降，降温幅度就会加快，这样的降温对工件的特性是不利的，此时为了保持相应的冷却速度，往炉中通有氮气，在降温太慢时，通入足量的氮气使得炉内的温度达到预定的冷却速度，在后期降温速度快时，则可以减少或停止通入氮气，就能始终将冷却速度保持在恒定状态，确保了内部结构的平稳变化。
S4，在电工纯铁工件冷却至500℃后，向炉内通入氮气，氮气的性能稳定，在此温度不会与纯铁产生反应，氮气起到冷却的作用，利用氮气的冷却就可以快速的将电工纯铁工件冷却至50℃，冷却时间快而且均匀，在快冷的过程中，在铁组织中也不会形氮化物、三次渗碳体等化合物，由于这些化合物会呈细弥散相析出从而引起金属的弥散硬化效应，使其原子晶格歪扭，从而导致铁的磁性的恶化，此时的快速冷却，就会得到最小的残余应力，不会出现能引起弥散硬化效应的弥散相。在氮气的快速冷却过程中，对于电工纯铁工件上薄的地方就能很快的使内部和表面的温度达到一致，快速冷却引起的表面层收缩并形成的拉应力与内部的压应力处于平衡状态，不会影响工件的结构，在电工纯铁工件上厚的地方，表面层的拉应力减少并转化为压应力与内部的压应力相平衡，表面层形成硬化层并达到足够厚度，从而避免了其结构的变形,有效的降低了电工纯铁工件的收缩变形程度，也有效去除了电工纯铁工件的应力，在电工纯铁工件温度冷却至50℃后就可以出炉，也就完成了对电工纯铁的处理。
进一步的改进，所述退火炉是在通入氢气和/或抽真空的状态下对电工纯铁工件进行退火的，也就是说在退火过程中退火炉中是可以全程通入氢气，利用氢气的还原性来对电工纯铁工件进行退火，或者是将退火炉抽成真空状态，使得电工纯铁工件在真空环境中高温退火，也就避免了空气中的氧气或其它杂质气体与电工纯铁工件产生反应，但是单独采用氢气或者抽真空，都会有一些问题产生，真空处理后对磁性能有一定影响，通入氢气则会存在有安全隐患，因此优选所述退火炉是在通入氢气和抽真空的共同作用下对电工纯铁工件进行退火的，其中在S1步骤中将退火炉抽真空，使得炉内真空度达到20Pa，并在S2和S3步骤中通入氢气，并使氢气在炉内保持600-700秒，这样在退火炉处于真空的情况下，通入氢气，就避免了氢气与氧气混合，解决了氢气退火可能存在危险隐患的问题，也能使氢气的还原反应充分进行，提高了产品的品质。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种电工纯铁退火方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，将电工纯铁工件装入600℃的退火炉中，并随炉加热使电工纯铁工件温度升至800℃；
S2，在电工纯铁工件温度升至800℃后以不大于50℃/h的加热速度将电工纯铁工件加热到850-950℃，并保温3.5-5.5h；
S3，保温后以不大于50℃/h的冷却速度将电工纯铁工件冷却至700℃，之后随炉冷却电工纯铁工件至500℃；
S4，在电工纯铁工件冷却至500℃后，向炉内通入氮气，利用氮气冷却电工纯铁工件至50℃出炉，完成对电工纯铁工件的退火处理。
2.根据权利要求1所述电工纯铁退火方法，其特征在于：所述S2步骤中将电工纯铁工件加热到的温度是860-930℃，保温时间是4-4.5h。
3.根据权利要求1所述电工纯铁退火方法，其特征在于：所述退火炉是在通入氢气和/或抽真空的状态下对电工纯铁工件进行退火的。
4.根据权利要求3所述电工纯铁退火方法，其特征在于：所述退火炉是在通入氢气和抽真空的共同作用下对电工纯铁工件进行退火的，其中在S1步骤中将退火炉抽真空，使得炉内真空度达到20Pa，并在S2和S3步骤中通入氢气，并使氢气在炉内保持600-700秒。
5.根据权利要求1所述电工纯铁退火方法，其特征在于：所述S3步骤中也往炉中通有氮气。
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