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提高電磁純鐵耐磨性的方法

發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司m.85978597.cn 更新時(shí)間:2015-12-25
尋找合適的滲氮工藝在提高純鐵材料的表面硬度的同時(shí)保持其磁性能在實(shí)際使用所需要求范圍之內(nèi),十分必要。

?電磁純鐵是一種廣泛使用的軟磁材料,它的磁感應(yīng)強(qiáng)度較高,適合制作在強(qiáng)磁場(chǎng)中工作的磁性零件。電磁純鐵材料價(jià)格便宜,熱處理工藝簡(jiǎn)單,目前在民機(jī)產(chǎn)品中的應(yīng)用普遍。但是,電磁純鐵材料的合金元素含量幾乎為零,不存在合金強(qiáng)化相,其硬度在鐵金屬中是最低的。電磁純鐵常用作電磁閥的外殼、銜鐵、閥芯、活動(dòng)鐵芯等零件。電磁閥的結(jié)構(gòu)及執(zhí)行動(dòng)作,大體類似于一個(gè)小型的作動(dòng)器。同時(shí)電磁純鐵零件起著一般結(jié)構(gòu)件,甚至傳動(dòng)件的作用,必須具有一定的機(jī)械強(qiáng)度以及較好的耐磨性。電磁閥中有很多電磁純鐵零件工作時(shí)相互之間進(jìn)行著相對(duì)運(yùn)動(dòng),發(fā)生表面摩擦,如材料硬度不夠,會(huì)嚴(yán)重影響器件的工作壽命,所以,必須對(duì)純鐵材料的表面進(jìn)行強(qiáng)化。滲氮工藝可提高純鐵的表面硬度。然而,對(duì)電磁純鐵進(jìn)行滲氮處理,存在降低其磁性能的風(fēng)險(xiǎn),因此,尋找合適的滲氮工藝在提高純鐵材料的表面硬度的同時(shí)保持其磁性能在實(shí)際使用所需要求范圍之內(nèi),十分必要。

北京航空材料研究院針對(duì)民用飛機(jī)中飛控伺服作動(dòng)器強(qiáng)磁場(chǎng)中工作的特點(diǎn),優(yōu)化滲氮工藝,在保證B5000B10000、矯頑力和最大磁導(dǎo)率的磁性能要求的同時(shí),表面硬度提高到900?HV以上,取得了良好結(jié)果。他們的研究采用的是?DT4A?電磁純鐵材料,表面粗糙度控制在?1.6?μm,試樣滲氮前進(jìn)行?900?℃?退火,退火后表面硬度為?120?HV0.01,滲氮介質(zhì)為純氨氣,在充入滲氮介質(zhì)前,試樣在350℃保溫?40?min,保溫期間充入壓縮空氣,滲氮完成后,充入?110?kPa?壓力氮?dú)饫鋮s至150℃以下出爐。
滲氮后表面致密層的均勻性和厚度是決定純鐵滲氮后硬度的最關(guān)鍵因素,滲氮工藝必須保證形成連續(xù)的表面致密層,厚度應(yīng)在5?μm?以上。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在以下工藝條件下:溫度450℃、保溫時(shí)間240min、氨氣分解率6?~?7/%,可以獲得這個(gè)表面致密層。X?射線衍射表明,表面相組成為?γ'相、Fe3N?(ε相)和?α?相,在表面形成了致密的連續(xù)?γ'相和ε?相的混合層?;旌蠈拥拇嬖谔岣吡嗽嚇拥谋砻嬗捕?。測(cè)試證明,表面硬度達(dá)到了HV0.01?=?986。滲氮時(shí)間的增加可使混合層厚度也增加,但在達(dá)到5?μm?左右后幾乎不再加厚。
對(duì)試樣進(jìn)行磁性能測(cè)試表明,試樣低磁性能?B500和?B1000分別下降了16%?和10%?,中磁性能?B2500下降了?4%?,但強(qiáng)磁性能?B5000和?B10000僅下降?1.5%?和?1%。與?GB?/T?6983—1986《電磁純鐵棒材技術(shù)條件》中的技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)比,低磁性能和中磁性能偏低,但強(qiáng)磁性能能滿足國(guó)標(biāo)要求;試樣的矯頑力和最大磁導(dǎo)率也滿足國(guó)標(biāo)要求。
上述研究證明,針對(duì)飛控伺服作動(dòng)器中電磁純鐵材料強(qiáng)磁場(chǎng)工作的要求,通過(guò)調(diào)整滲氮工藝參數(shù),試樣在滲氮后可以達(dá)到強(qiáng)磁性能、矯頑力和最大磁導(dǎo)率的技術(shù)指標(biāo),可以滿足其磁性能和硬度的綜合要求,使電磁純鐵零件的表面耐磨性問(wèn)題得以解決,實(shí)現(xiàn)民機(jī)飛控伺服作動(dòng)器產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命。

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