[發明專利]一種合金鋼等溫磁致硬化的方法

有效

• 申請號: 201810584563.8
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108677000B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 孫世清;尉念倫
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;C21D1/04;C21D6/00
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 李志民

本發明涉及一種合金鋼等溫磁致硬化的方法，包括如下步驟：⑴被處理材料準備，合金鋼原料在真空感應熔煉爐和真空自耗電弧爐冶煉后制成鋼錠，高溫鍛壓成圓棒，將圓棒加熱至1323K，保溫0.5h后冷卻至室溫；⑵室溫顯微硬度測試，載荷為1.862N（0.2kgf）；⑶降溫至240K～280K，對合金鋼施加外磁場，恒溫下磁場強度從0Oe增加至60000Oe～160000Oe，再降為0Oe，磁場的變場速率為150～200Oe/s；⑷升溫至室溫，測定處理后的合金鋼的室溫顯微硬度。合金鋼為0.22C?18.8Co?13.5Cr?6.2Mo合金鋼。本發明將合金鋼材奧氏體化后在氣體介質中冷卻到室溫300K以下，通過改變施加的最大磁場強度，實現馬氏體體積分數和合金鋼的硬度調控，合金鋼產生顯著的硬化效果。

技術領域

本發屬于金屬改性處理技術領域，涉及一種合金鋼的改性技術，具體涉及一種合金鋼等溫磁致硬化的方法。

背景技術

鋼的傳統淬火是將鋼加熱至Ac₃（亞共析鋼）或Ac₁（過共析鋼）以上并保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后快冷（大于臨界冷卻速度）至馬氏體轉變起始溫度產生馬氏體轉變，從而提高鋼的硬度，改善其力學性能。高合金鋼淬透性高，傳統淬火介質一般為油。眾所周知，鋼件淬火過程中，在熱應力和組織應力的聯合作用下變形量較大，容易造成尺寸不合格、嚴重時甚至開裂等缺陷而報廢，合格率降低，造成經濟損失。另外油淬會產生油煙、固體粉塵、CO、CO₂、H₂S和油蒸氣等有害氣體對大氣環境和工作環境造成污染，危險系數增加，存在不安全隱患，同時影響工人的身體健康。

附加磁場可以輕微促進某些鋼材在傳統快冷淬火時奧氏體向馬氏體的轉變，而實際上對這些鋼材硬度的影響很小，難以具備工程使用價值，通常忽略不計。在等溫條件下通過單獨對鋼材施加磁場，激發大量馬氏體相變并明顯增加鋼材的硬度方面，尚未見報道。一方面是由于過去技術上的原因，不能夠提供足夠激發相變的高強磁場，另一方面，是沒有生產出或發現成分適宜的具有等溫磁致硬化效應特征的合金鋼。

發明內容

本發明的目的是提供一種合金鋼等溫磁致硬化的方法，通過對合金鋼低溫磁場處理，促使合金鋼由奧氏體相向馬氏相體轉變，產生磁致硬化效應，改善合金鋼的力學性能，優化合金鋼處理工藝。

本發明的技術方案是：合金鋼等溫磁致硬化的方法，包括如下步驟：

⑴被處理材料準備，合金鋼原料在真空感應熔煉爐和真空自耗電弧爐冶煉后制成的鋼錠，高溫鍛壓成圓棒，將圓棒加熱至1323K，保溫0.5h后氣體介質中冷卻至室溫；切割成規格為10mm×15mm×2mm的對比樣品用于X-射線衍射相定量對比分析馬氏體含量；

⑵室溫下顯微硬度測試，載荷為1.862N（0.2kgf）；

⑶降溫至240K～280K，對合金鋼施加外磁場，恒溫下磁場強度從0Oe增加至60000Oe～160000Oe，再降為0Oe；磁場的變場速率為150～200Oe/s；

⑷升溫至室溫，測定處理后的合金鋼的室溫顯微硬度。

合金鋼為0.22C-18.8Co-13.5Cr-6.2Mo合金鋼，其它組分合金鋼進行合金鋼等溫磁致硬化也屬于本發明的保護范圍。原料合金鋼的冷卻為氣冷，冷卻介質為空氣、氮氣或氬氣。