[發明專利]一種低成本低合金半硬磁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011587928.6
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112795851B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 于一鵬;張敬霖;吳濱;盧鳳雙;羅曦;張建生;李增;張建福
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/04;C22C38/02;C22C33/04;C21D8/00;C21D1/18
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 張小娟

本發明涉及鐵基磁性材料技術領域，特別涉及一種低成本、較高飽和磁感應強度、適中的矯頑力的半硬磁合金及其制備方法。該合金的化學成分按質量百分比表示為：C0.2～0.4，Cr2.0～4.0，Si＜0.3，Mn＜0.3，P＜0.015，S＜0.015，其余為Fe；所述合金采用熔煉澆鑄→開坯鍛造→熱處理工藝步驟制備。本發明基于低合金碳鋼體系，得到的合金成本低，經固溶回火后，為在馬氏體基體上析出彌散碳化物，基體晶格畸變減小磁性能得以改善，具有較高居里溫度、較高飽和磁感應強度等顯著特點，在室溫B2400大于1.5T，B8000大于1.70T，矯頑力Hc8000為600～950A/m；該合金具有良好的半硬磁性能，可在磁滯電機領域中廣泛推廣。

技術領域

本發明涉及鐵基磁性材料技術領域，特別涉及一種低成本、較高飽和磁感應強度、適中的矯頑力的半硬磁合金及其制備方法。

背景技術

磁滯電機具有結構簡單、重量輕、啟動電流小等優點，半硬磁合金常用于制作磁滯電動機轉子，其性能優劣決定了磁滯電機的使用性能。本申請的申請人在先申請了中國發明專利號ZL201610348103.6的‘一種高使用溫度高飽和半硬磁合金及其制備方法’，申請日為2016年5月24日，該專利的半硬磁合金的化學成分按質量百分比表示為：Co 47.5～51.0％、Ni 0.5～3.5％、V 1.0～2.5％、Nb 0.1～0.8％、Si＜0.1％、Mn ＜0.1％、C＜0.05％、P＜0.02％、S＜0.02％，余量為Fe；采用熔煉澆鑄→真空自耗重熔→開坯鍛造→熱處理工藝步驟制備。該半硬磁合金中含有大量的Co和其它高價的合金元素，因此合金整體成本較高，本領域的技術人員一直考慮采用低成本的鐵基合金或純鐵等制備半硬磁合金，純鐵飽和磁感應強度較高，可達2.1T，但是矯頑力低，無法作為磁滯合金使用；現有技術中亦沒有基于低合金碳鋼或純鐵的半硬磁合金的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種低成本半硬磁合金及其制備方法，該合金通過在純鐵的基礎上添加C、Cr元素，提高合金矯頑力，降低飽和磁感應強度，再通過熱處理，獲得較好的磁滯性能，可廣泛應用于磁滯電機。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種低成本低合金半硬磁合金，該合金的化學成分按質量百分比表示為：C0.2～0.4，Cr2.0～4.0，Si＜0.3，Mn＜0.3，P＜0.015，S＜0.015，其余為Fe。

所述合金采用熔煉澆鑄→開坯鍛造→熱處理工藝步驟制備。

所述熱處理工藝為：鍛棒進行高溫淬火，淬火溫度1200±20℃；加工至成品后，進行真空回火熱處理，750±10℃保溫3～4小時。

該合金的化學成分按質量百分比表示為：C 0.22～0.38，Cr 2.11～3.97，Si 0.05～0.07，Mn 0.04～0.08，P 0.004～0.006，S0.004～0.008，其余為Fe。

該合金的鍛棒在高溫淬火后為含有Cr、C的過飽和馬氏體組織；通過真空回火后，該馬氏體基體上有析出的彌散碳化物。

所述合金在室溫具備如下磁性能的組合：合金的室溫B₂₄₀₀1.50T～1.70T，B₈₀₀₀1.70T～1.85T，Br₈₀₀₀ 1.45T～1.62T，矯頑力Hc₈₀₀₀為600～950A/m。

一種制備所述的低成本低合金半硬磁合金的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1)原料準備

按照如下合金成分配比準備合金原料：合金的化學成分按質量百分比表示為：C0.2～0.4，Cr2.0～4.0，Si＜0.3，Mn＜0.3，P＜0.015，S＜0.015余量為Fe；

(2)熔煉澆鑄