一种高强度软磁合金棒材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度软磁合金棒材的制备方法，通过化学成分和工艺的优化制备得到高强度软磁合金，各组分的质量百分比为：C≤0.04%，Si≤0.30%，Mn≤0.30%，P≤0.020%，S≤0.020%，Cu≤0.20%，Ni≤0.50%，Co为48.0~51.0%，V为1.80~2.10%，Mo为0.1~0.2%，Fe为余量；制备工艺包括：真空熔炼、浇注合金锭、锻造开坯、热轧成品、固溶处理。本发明专利技术所制备的高强度软磁合金棒材1J22MV，其抗拉强度大于500MPa；屈服强度≥250MPa；B800≥1.8T、B2400≥2.1T、B4000≥2.15T、B8000≥2.2T；矫顽力Hc≤144A/m；居里点980℃；饱和磁滞伸缩系数（10

【技术实现步骤摘要】
一种高强度软磁合金棒材的制备方法


[0001]本专利技术属于特种材料冶炼
，涉及软磁合金的制备，具体涉及一种高强度软磁合金棒材的制备方法。

技术介绍

[0002]1J22是高饱和磁感应强度铁钴钒软磁合金，是现有的软磁合金中饱和磁感应强度最高的（Bs=2.45T），饱和磁致伸缩系数最大(60～100
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‑6)，居里点也很高(980℃)，是居里点最高的软磁合金。由于饱和磁感(0.4μΩ
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m)，不宜在高频下使用。通过加入0.8～1.8%的V元素，大大的改善了该合金的冷加工塑性，但V的加入降低了磁性。
[0003]由于1J22合金具有上述特点，因此，被用于要求高Bs（磁感应强度）、高λs（饱和磁致伸缩系数）和低频、高温下使用的铁磁原件；比如电磁铁极头、磁控管中的端焊管、电话耳机耳膜振动膜、力矩马达转子、微电子机转子、磁致伸缩换能器铁芯、电源变压器、继电器、换能器等。
[0004]1J22铁钴钒软磁合金性能稳定，成品规格主要是热轧材、锻材、冷拉丝或冷轧带。1J22合金同时存在价格较贵、易氧化、加工性能差、强度不够等缺点，一定程度上限制了其使用范围。然而1J22合金材料作为特殊材料，目前市场需求缺口比较大，近几年会迎来高速放量增长，尤其是高强度的软磁合金。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的问题在于提供一种高强度软磁合金棒材的制备方法，以提高棒材的屈服强度、矫顽力以及磁性能的稳定。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种高强度软磁合金棒材的制备方法，包括以下操作：1）真空熔炼：以质量百分数计，按软磁合金1J22MV的熔炼要求准备以下原料：C≤0.04%，Si≤0.30%，Mn≤0.30%，P≤0.020%，S≤0.020%，Cu≤0.20%，Ni≤0.50%，Co为48.0~51.0%，V为1.50~2.10%，Mo为0.1~0.2%，Fe为余量；将原料中的纯铁、钴片、钒铁、钼条装入中频真空感应炉中进行熔炼；真空感应炉合炉后抽真空至≤133Pa，50~70kw送电预热；当真空度≤0.66Pa后加大功率至120~160kw化料，若化料过程出现喷溅及时降低功率至80~100kw；化料时间：1.5~2小时；化料后加温至精炼温度后，分多次加碳并脱氧，每次间隔5~8分钟；待碳反应完后进入精炼期；精炼温度：1540℃~1560℃，精炼时间：30~40分钟；精炼5~15分钟后关闭连接熔炼室和抽空机组之间的阀门，加入SiCa合金，待其反应完重新抽真空至≤133Pa；
出钢前10~12分钟加金属Mn并搅拌；出钢温度1510℃~1530℃，带电浇注；2）浇注合金锭：精炼完后的合金液真空下注浇入合金锭模，浇注完成后，迅速破空加入发热剂进行覆盖，以补充冒口合金液的热量损失；脱模后得到合金锭；3）锻造开坯：采取电阻炉加热合金锭，将温度升至800~850℃，保温30~40min，再随炉升温至1150℃~1200℃，保温30~50min；锻造时先锻合金锭的小头，再锻合金锭的大头，锻造终端温度低于950℃需回炉升温从新锻造；以毫米计，锻坯规格为（50~60）
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（50~60）
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L，L为长度，锻造比≥9；锻后将锻坯完全埋入砂里冷却；4）热轧：将冷却后的锻坯在燃气炉或电阻炉中加热，装炉温度≤400℃；随炉升温至980~1010℃保温25~30min，再升温至1140℃~1160℃，保温时间20~30min后热轧；热轧采用横列式两辊热轧机，共进行6~10道次的热轧，每道次变形量控制在16%~20%；终轧温度不得低于900℃；以毫米计，热轧成品规格为φ（15~30）
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L，L为长度；热轧完成后空冷；5）固溶处理：将热轧得到的棒材在保护气氛中进行固溶处理：装炉温度≤100℃，升温至850~870℃，保温4~6h，然后降温至750~780℃，再降温至≤300℃，保温20~30min后出炉；得到高强度软磁合金合金棒材。
[0007]在真空熔炼时，先将原料中的纯铁装入坩埚底部平装一层、剩余纯铁装入坩埚四周及中上部；然后将钴片装入坩埚中上部；最后将钒铁、钼条装入坩埚上部；在加碳时分三批次添加，每次添加1/3；所述SiCa合金分两批次添加，每次添加1/2。
[0008]所述精炼完后的合金液需在真空下浇注，浇注完后需立即破空加入发热剂；所述的发热剂是由60~70%的铝粉，30~40%的硝酸钠混合组成；发热剂用量为合金液质量的0.2~0.6%。
[0009]在锻造开坯时，合金锭在电阻炉中加热到1170~1190℃，保温后采用电液锤锻造，锻锤频率控制在15~25次/min以上，始锻温度≥1190℃，终锻温度≥950℃。
[0010]在固溶处理时是在氢气气氛中进行，在2~3h内升温至870℃，保温4~6h，然后以30℃/h的速率降温至780℃，再以200℃/h降温至≤300℃，保温半小时后出炉。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的高强度软磁合金棒材的制备方法，本专利技术通过优化1J22的化学成分和生产中的工艺制备得到高强度软磁合金1J22MV；主要是优化了Co、V的含量，并加入了少量的Mo；其中，Mo增强耐磨和屈服强度，通过对Co、V、Mo含量的优化以增强软磁合金的强度；而且进一步的通过中频真空感应炉中进行熔炼，并按照特定的顺利熔炼，分批次加入碳和SiCa合金；实现了对合金液化学成分的严格控制；
本专利技术的工艺制备通过开坯锻造及多道次大变形量的热轧，再结合固溶处理以保障合金材料的抗拉强度、屈服强度和结晶均匀化；其中采用电液锤锻造、横列式两辊热轧机进行是对开坯锻造及热轧方式的优化，再结合温度和热轧方式，以最优方式实现了对软磁合金强度的增强；固溶处理采用了低固溶温度可溶解基体内碳化物、γ相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使合金再结晶时可得到较小的晶粒度，使得晶粒更加均匀化，从而得到更高的屈服强度。
[0012]本专利技术制备的高强度软磁合金（1J22MV棒材）具有高饱和磁感应强度，高居里点和高磁滞伸缩系数等特性；实际性能指标：抗拉强度大于500MPa；屈服强度≥250MPa；B800≥1.8T、B2400≥2.1T、B4000≥2.15T、B8000≥2.2T；矫顽力Hc≤144A/m；居里点980℃；饱和磁滞伸缩系数（10
‑6）60~100；本专利技术所制备的1J22MV棒材低温热处理状态的棒材屈服强度比国内同类产品1J22标准强度指标高约40%；矫顽力明显优于同类产品；本专利技术同时具有制备成本相对较低、可加工性能良好、磁性能稳定等特点。
[0013]本专利技术制备的高强度软磁合金（1J22MV棒材），可用于制作航空发动机的电磁阀QDK
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36衔铁等零件，提升了零件对其产品的磁性能、耐冲击、振动等功能。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例对本专利技术做进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度软磁合金棒材的制备方法，其特征在于，包括以下操作：1）真空熔炼：以质量百分数计，按软磁合金1J22MV的熔炼要求准备以下原料：C≤0.04%，Si≤0.30%，Mn≤0.30%，P≤0.020%，S≤0.020%，Cu≤0.20%，Ni≤0.50%，Co为48.0~51.0%，V为1.80~2.10%，Mo为0.1~0.2%，Fe为余量；将原料中的纯铁、钴片、钒铁、钼条装入中频真空感应炉中进行熔炼；真空感应炉合炉后抽真空至≤133Pa，50~70kw送电预热；当真空度≤0.66Pa后加大功率至120~160kw化料，若化料过程出现喷溅及时降低功率至80~100kw；化料时间：1.5~2小时；化料后加温至精炼温度后，分多次加碳并脱氧，每次间隔5~8分钟；待碳反应完后进入精炼期；精炼温度：1540℃~1560℃，精炼时间：30~40分钟；精炼5~15分钟后关闭连接熔炼室和抽空机组之间的阀门，加入SiCa合金，待其反应完重新抽真空至≤133Pa；出钢前10~12分钟加金属Mn并搅拌；出钢温度1510℃~1530℃，带电浇注；2）浇注合金锭：精炼完后的合金液真空下注浇入合金锭模，浇注完成后，迅速破空加入发热剂进行覆盖，以补充冒口合金液的热量损失；脱模后得到合金锭；3）锻造开坯：采取电阻炉加热合金锭，将温度升至800~850℃，保温30~40min，再随炉升温至1150℃~1200℃，保温30~50min；锻造时先锻合金锭的小头，再锻合金锭的大头，锻造终端温度低于950℃需回炉升温从新锻造；以毫米计，锻坯规格为（50~60）
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L，L为长度，锻造比≥9；锻后将锻坯完全埋入砂里冷却；4）热轧：将冷却后的锻坯在燃气炉或电阻炉中加热，装炉温度≤400℃；随炉升...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，苏辉，李柱，徐建斌，杨新刚，
申请(专利权)人：西安钢研功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：