CN112760565A - 一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蜂鸣器用Fe‑Ni‑Mo合金及其制备方法,以重量百分比计,该合金包括如下成分:Ni 47~48.5wt%、Mo 0.20~2.0%wt%、Si 0.10~0.20wt%、B 0.01~0.30wt%、Nb 0.05~0.15wt%、Y 0.05~0.10%、C≤0.03wt%、S≤0.02wt%、P≤0.02wt%,余量为Fe及不可避免的杂质。采用真空感应炉冶炼、锻造开坯、热轧成带坯、冷轧成成品,再经拉矫和低温去应力退火处理制备得到。本发明中的合金材料可用于蜂鸣器,且具有优异的力学性能、磁性能以及耐腐蚀性能。

Description

一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料及其制备方法,特别是涉及一种Fe-Ni-Mo合金及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的现代化、自动化的飞速发展,电器行业、电子信息行业的发展也越来越现代化、自动化,电器行业的电器自动控制技术给信息传递、安全生产带来了极大的方便,其中自动报警装置的应用越来越广泛,因此,蜂鸣器的生产和应用也在逐年增加。
蜂鸣器中振动发音薄膜片的材料需要具备一定的磁性能、较高的硬度等特性。目前,随着应用环境、使用要求的不断提高,蜂鸣器中振动发音薄膜片的材料的要求也不断提高,现有技术中的振动发音薄膜片用材料尤其在板型尺寸精度、硬度、强度、耐腐蚀等方面难以满足相关要求。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金,具有优异的力学性能、磁性能以及耐腐蚀性能;本发明的目的之二是提供一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法。
技术方案:本发明提供一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金,以重量百分比计,该合金包括如下成分:Ni 47~48.5wt%、Mo 0.20~2.0%wt%、Si 0.10~0.20wt%、B 0.01~0.30wt%、Nb 0.05~0.15wt%、Y 0.05~0.10%、C≤0.03wt%、S≤0.02wt%、P≤0.02wt%,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,Nb、B和Y的含量满足如下条件:Nb+B+Y≤0.5wt%。即:Nb、B、Y三者元素含量之和不大于0.5wt%,可以有效脱氧、脱硫,降低合金的气体含量,改善合金的显微组织,提高强度和耐腐蚀性能。
本发明还提供了一种Fe-Ni-Mo蜂鸣器用合金的制备方法,按照合金材料中的各元素的含量,加入原料,采用真空感应炉冶炼,得到合金铸锭;锻造开坯;热轧处理得到带坯;冷轧处理得到带材;拉矫处理,后在惰性气体保护下进行去应力退火处理。
上述制备方法具体包括如下步骤:
1)采用真空感应炉冶炼
2)锻造:在1100~1180℃条件下,保温1~1.5小时,锻造成厚(50~90mm)×宽(180~300mm)的锻坯料。
3)热轧:在1100~1170℃条件下,保温30~60分钟,热轧成厚(5~8mm)×宽(180~300mm)的热轧坯料。
4)冷轧:进行多道次冷轧和中间退火处理(连续氢退),轧制成厚(0.045~0.05mm)×宽(180~300mm)的厚度公差为{-0.02~0}mm的成品带材,其中每次冷轧的总变形率控制在60%~75%,成品冷轧变形率控制在70~80%,其中中间退火根据不同厚度选择不同退火条件,具体为在氢气保护条件下,升温至900~980℃,以1.5~5.5m/min的速度进行连续退火处理。
5)通过拉矫获得板型好的带材,在惰性气体保护下,升温至530~630℃,以10~20m/min的速度进行去应力退火处理。
目前,铁镍合金需要添加微量Si、Mn元素来保证磁性能,但是力学性能和耐腐蚀性能差;若想要提高硬度只能提高成品冷轧变形率至90%以上,极大的提高了加工难度,且会降低磁性能;即同时保证合金材料的磁性能、力学性能和耐腐蚀性能难度极大。
本发明以铁镍为基体,通过合理控制Ni元素含量,舍弃会降低高温抗氧化性能的Mn元素,添加了Mo、B、Nb、Y元素。通过不同元素含量的复配,同时实现优异的力学性能、磁性能、耐腐蚀性能的材料成分设计,能够将成品冷轧变形率控制在70~80%,其中合理的Ni含量使合金具有较高磁导率和较高磁饱和强度;添加Si元素,可调整合金磁致伸缩系数和磁晶各向异性系数,使合金经过加工和热处理后可获得较低的矫顽力Hc;其他元素则可提高合金的硬度、强度、耐腐蚀等性能。本发明制备得到的Fe-Ni-Mo合金材料具有较高磁导率、较高磁饱和强度、高硬度、高强度和良好耐腐蚀性能。
合金元素对本发明合金的影响作用如下:
Ni:使合金具备较高磁导率和较高磁饱和强度,且含量过低会使合金矫顽力升高,因此Ni含量优选47~48.5%。
Mo、Nb:由于铁、镍二元合金在高温至室温的过程中,获得的是非平衡两相组织,易发生晶间腐蚀,添加Mo和Nb元素,其中微量的Nb元素加入该合金中,能够促进Mo元素形成固溶相存在于基体中,而Mo元素能够对γ-Fe相或者γ’-Fe相起固溶强化的效果,并形成立方织构,获得稳定的多相组织。另外,添加不同含量的Mo,与合金中的的碳元素反应,形成稳定的一次碳化物或二次碳化物,能降低基体的过饱和度,并析出Mo2C及Mo6C,弥散分布在合金晶界处,从而提高组织的稳定性,从而提高合金的硬度、强度、耐腐蚀等性能。
Y:添加微量的金属钇,由于其活泼的性质,可在合金冶炼过程中能有效脱氧、脱硫,降低气体间隙固溶体形成元素,减少杂质元素Al、Ti等易形成的Al2O3、TiO2等非磁性夹杂物,减少夹杂物的畴壁钉扎,从而降低合金矫顽力。微量的残留金属钇呈单质偏聚于晶界处,从而强化晶界,提高合金的强度。
B:加入B元素,可提高合金的耐高温氧化性能,同时B的加入还带来了提高合金材料拉伸强度以及延伸率的技术效果,B还能与合金中的氮、碳形成氮化硼、碳化硼两种纳米相,并通过均匀弥散析出来提高合金材料的强度。
有益效果:
(1)本发明将材料的成分配比和工艺条件相结合,设计的Fe-Ni-Mo合金,同时兼具优异的力学性能、磁性能以及耐腐蚀性能,可用于高性能蜂鸣器中振动发音薄膜片的材料;应用时无需外加抗腐蚀涂层。
(2)本发明添加了Mo、B、Nb、Y元素,去除Mn元素,减少Ni、Si元素,通过真空炉冶炼,微量合金元素的添加,有效控制合金的气体含量、纯净度,通过锻造、热轧、冷轧以及合理的热处理,使带材晶粒细小均匀,获得固溶强化、晶界强化后的耐腐蚀的组织,在有效保证了合金磁性能的前提下,提高了合金硬度、强度和耐腐蚀性能。
(3)本发明制备得到的合金,在0.4A/m磁场强度下的磁导率μ0.4>5.0mH/m,最大磁导率μm≥100mH/m,硬度HV0.2≥280,抗拉强度≥850MPa,延伸率≥3%,耐腐蚀盐雾试验48小时,腐蚀速率≤0.015mm/a。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步地详细描述。
本发明的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备过程包括:真空感应炉冶炼、锻造开坯、热轧成带坯、冷轧成成品,再经拉矫和低温去应力退火处理。
具体包括如下步骤:
(1)采用表1所示的成分配比加入原料,采用真空感应炉冶炼,得到
Figure BDA0002857169560000031
Figure BDA0002857169560000032
的圆台形的合金铸锭;
(2)锻造:在1100~1180℃条件下,保温1~1.5小时,锻造成厚(50~90mm)×宽(180~300mm)的锻坯料。
(3)热轧:在1100~1170℃条件下,保温30~60分钟,热轧成厚(5~8mm)×宽(180~300mm)的热轧坯料。
(4)冷轧:进行多道次冷轧和中间退火处理(连续氢退),轧制成厚(0.045~0.05mm)×宽(180~300mm)的厚度公差为{-0.02~0}mm的成品带材,其中每次冷轧的总变形率控制在60%~75%,成品冷轧变形率控制在70~80%,其中中间退火根据不同厚度选择不同退火条件,具体为在氢气保护条件下,升温至900~980℃,以1.5~5.5m/min的速度进行连续退火处理。
(5)通过拉矫获得板型好的带材,在惰性气体保护下,升温至530~630℃,以10~20m/min的速度进行去应力退火处理。
其中,中间退火可采用牵引式连续氢退炉;去应力退火采用牵引式光亮退火炉。
并将制成测试尺寸要求的样品进行性能检测。
设置六个实施例,分别采用下表1所示的成分配比,并以1J50合金作为对比例1;检测结果如表2所示。其中,实施例和对比例均采用真空感应炉冶炼。
实施例1、2和对比例1的具体制备工艺为:
在1150℃条件下,保温1小时,锻造成55×200mm的锻坯料;在1140℃条件下,保温40分钟,热轧成5×210mm的热轧坯料;冷轧至1.7×210mm,变形率为66%,在氢气保护条件下,升温至950℃,以1.5m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.6×210mm,变形率为64.7%,在氢气保护条件下,升温至910℃,以3.2m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.2×210mm,变形率为66.7%,在氢气保护条件下,升温至950℃,以5m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.045×210mm,变形率为77.5%;通过拉矫获得板型好的带材,在惰性气体保护下,升温至600℃,以15m/min的速度进行去应力退火处理。
实施例3、4和的具体制备工艺为:
在1170℃条件下,保温80分钟,锻造成60×200mm的锻坯料;在1150℃条件下,保温50分钟,热轧成5.5×210mm的热轧坯料;冷轧至1.8×210mm,变形率为67.3%,在氢气保护条件下,升温至950℃,以1.2m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.6×210mm,变形率为66.7%,在氢气保护条件下,升温至950℃,以3m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.2×210mm,变形率为66.7%,在氢气保护条件下,升温至950℃,以5m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.05×210mm,变形率为75%;通过拉矫获得板型好的带材,在惰性气体保护下,升温至600℃,以15m/min的速度进行去应力退火处理。
实施例5、6和对比例2的具体制备工艺为:
在1120℃条件下,保温1.5小时,锻造成80×200mm的锻坯料;在1100℃条件下,保温45分钟,热轧成5.3×210mm的热轧坯料;冷轧至1.72×210mm,变形率为67.5%,在氢气保护条件下,升温至950℃,以1.5m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.61×210mm,变形率为64.5%,在氢气保护条件下,升温至960℃,以3.2m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.2×210mm,变形率为67.2%,在氢气保护条件下,升温至950℃,以5m/min的速度进行连续退火处理;冷轧至0.048×210mm,变形率为75%;通过拉矫获得板型好的带材,在惰性气体保护下,升温至630℃,以20m/min的速度进行去应力退火处理。
表1各实施例及对比例中合金的化学成分(wt%)
Figure BDA0002857169560000051
表2各实施例样品及对比例的磁性能和力学性能测试结果汇总
Figure BDA0002857169560000052
由表2可以明显看出,本发明的Fe-Ni-Mo合金在0.4A/m磁场强度下的具备较高的磁导率,具备较高的最大磁导率,具备较低的矫顽力,与此同时,本发明的合金具备高的硬度(HV0.2≥280),高的抗拉强度(≥850MPa),良好的耐腐蚀性能,相对于普通铁镍基合金,有显著的提高,说明本发明的材料成分设计和工艺设置,可以大幅改善常规铁镍软磁合金的硬度、强度和耐腐蚀性能,符合各种苛刻使用条件的蜂鸣器的使用要求。

Claims (8)

1.一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金,其特征在于:以重量百分比计,该合金包括如下成分:Ni 47~48.5wt%、Mo 0.20~2.0%wt%、、Si 0.10~0.20wt%、B 0.01~0.30wt%、Nb0.05~0.15wt%、Y 0.05~0.10%、C≤0.03wt%、S≤0.02wt%、P≤0.02wt%,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金,其特征在于:Nb、B和Y的含量满足如下条件:Nb+B+Y≤0.5wt%。
3.根据权利要求1或2所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)按照合金材料中的各元素的含量,加入原料,采用真空感应炉冶炼,得到合金铸锭;
(2)锻造开坯;
(3)热轧处理,得到带坯;
(4)冷轧处理,得到带材;
(5)拉矫处理,后在惰性气体保护下进行去应力退火处理。
4.根据权利要求3所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)包括:在1100~1180℃条件下,保温l~1.5小时,锻造得到锻坯料;锻坯料的厚度为50~90mm,宽度为180~300mm。
5.根据权利要求3所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)包括:在1100~1170℃条件下,保温30~60分钟,热轧得到热轧坯料;热轧坯料的厚度为5~8mm,宽度为180~300mm。
6.根据权利要求3所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)包括:进行多道次冷轧和中间退火处理,轧制成厚度为0.045~0.05mm,宽度为180~300mm的带材;其中,每次冷轧的总变形率控制在60%~75%,成品冷轧变形率控制在70~80%。
7.根据权利要求3所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中,将拉矫处理后的带材惰性气体保护下,升温至530~630℃,以10~20m/min的速度进行去应力退火处理。
8.根据权利要求6所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法,其特征在于:中间退火处理为在氢气保护条件下,升温至900~980℃,以1.5~5.5m/min的速度进行连续退火处理。
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