專利名稱：耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料，特別設(shè)計(jì)一種耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
磁性材料根據(jù)矯頑力的不同,可以分為永磁材料、磁記錄介質(zhì)、半硬磁材料、磁記憶材料及軟磁材料。軟磁合金是磁性材料家族中不可或缺的一個(gè)種類，在磁性材料領(lǐng)域內(nèi)扮演者極其重要的作用，是電力、電子及其它工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和飛躍式邁進(jìn)，新型儀器設(shè)備的不斷出現(xiàn)，對(duì)一些電磁部件不僅要求其具有優(yōu)異的磁性能，還要求具有較好的耐腐蝕性能。Fe-Cr系軟磁合金是上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來(lái)的新型耐腐蝕軟磁材料，是在鐵素體型不銹鋼基礎(chǔ)上為改善軟磁特性而發(fā)展起來(lái)的，適用于腐蝕環(huán)境下的磁性元件如電磁閥等。 鐵素體不銹鋼具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)，在使用狀態(tài)下為單一鐵素體組織的不銹鋼。它具有良好的軟磁特性，不能用淬火方法使之硬化，含碳量大多數(shù)低于0.12%。鐵素體不銹鋼除具有不銹性和耐腐蝕等一般性能外，還具有優(yōu)良的耐氯化物應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能。Cr是使鐵素體不銹鋼具有鐵素體組織并獲得耐腐蝕性能的重要組成元素，在鐵素體不銹鋼中，隨著鋼中鉻含量的增加，促進(jìn)了 a '相和O相的形成和沉淀，并使鋼中的鐵素體晶粒更加粗大，脆化傾向增加，韌性降低，因此，鐵素體不銹鋼一般可分為低鉻型和高鉻型。低鉻(12% 18%)型只有在碳含量極低的情況下才屬于鐵素體不銹鋼，此類不銹鋼具有好的加工性能，但是其耐腐蝕性能沒有高鉻鐵素體不銹鋼。高鉻型的鐵素體不銹鋼的Cr含量一般在25% 30%，均為鐵素體組織，在鐵素體不銹鋼中其耐腐蝕性和抗氧化性是最好的一類，但是其加工性能不如低鉻型不銹鋼。這類不銹鋼在國(guó)內(nèi)發(fā)展比較薄弱，目前幾乎沒用成熟的商業(yè)牌號(hào)，尤其是作為軟磁合金，研究和應(yīng)用的報(bào)道更為少見。而作為一種先進(jìn)的耐蝕軟磁合金，國(guó)外的商業(yè)牌號(hào)和研究應(yīng)用也未見公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有耐蝕軟磁合金材料的耐腐蝕性與磁性能不能很好的兼顧的問題，提供一種耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料及其制備方法。所述材料與現(xiàn)有的耐蝕軟磁合金相比具有耐腐蝕性能好、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、成本低，以及易加工等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)耐腐蝕性能和磁性能提出較高要求的海洋工程、電力行業(yè)、污水處理工程等行業(yè)。本發(fā)明的技術(shù)方案是
耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料，該材料中各組分的重量百分含量為
Cr 為 23 30% ；
C 0. 05 0. 005%、Si 0. 7 0. 05%、Mn 0. 7 0. 05%、Ni 0.1 0. 01%、Cu 0.1 0. 01%、Nb 0.1 0. 01%、V 0.1 0. 01%、B 0. 005 0. 001% ；余量為Fe。耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料的制備方法，有以下步驟
I)熔煉
合金坯料采用真空感應(yīng)熔煉，選用鎂砂坩堝，F(xiàn)e、Cr作為大料直接放入坩堝，C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B作為小料放入感應(yīng)爐加料斗。精煉過程中先后加入上述小料，按上述的材料配比取其各組份，真空熔煉，第一次精煉的溫度為1600 1650°C，真空度10 5Pa，時(shí)間3 20kg/min ;第二次精煉的溫度為155(Tl600°C，真空度5 IPa，時(shí)間為5 20kg/min ；熔煉時(shí)，分兩次加料，F(xiàn)e、Cr裝入坩堝，在第一次精煉前以底料加入；C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B在第一次精煉結(jié)束，第二次精練間開始前加入 ，每次加料后均須充分?jǐn)嚢?，待鋼液全部熔化后，?53(T157(TC溫度下，慢速澆注成圓形鑄錠，制得電渣重熔的自熔電極棒；其中電極棒的直徑由鑄模決定。2)電渣重熔
將步驟I制得的電渣重熔的自熔電極棒清理，制得電渣重熔的自熔電極，將電渣重熔的渣料加熱至熔融狀態(tài)，倒入結(jié)晶器中，結(jié)晶器和底板均用水冷卻，將電渣重熔的自熔電極緩慢下降并插入到熔融的渣料中，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓40 60V，電流3000 7000A,自熔電極棒受電阻熱作用緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層并與渣料發(fā)生復(fù)雜的高溫物理化學(xué)反應(yīng)，雜質(zhì)元素減少，在結(jié)晶器和底板下面冷卻水的冷卻作用下，提純的鋼液迅速凝固，在結(jié)晶器的底部重新結(jié)晶，得到成分均勻純凈，組織均勻致密、表面光潔的電渣錠；
3)鍛造
步驟2)所得電渣錠在900 1150±5°C的溫度下加熱保溫I 3小時(shí)，鍛造成圓形棒
坯；
4)熱處理
將步驟3)所得圓形棒坯在1000°C 1150±5°C的溫度下真空退火處理，時(shí)間為2 4小時(shí)，然后以100 150°C /h的速度冷卻，得到耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料。步驟I)所述的攪拌是采用機(jī)械和電磁攪拌。步驟2)所述的電渣錠的直徑由結(jié)晶器決定，常用為160mm 280mm。步驟2)所述的電渣重熔的渣料配比按重量份為=CaF2 55份、CaO 25份、Al2O3 12份、MgO :8 份。本發(fā)明所述耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料，通過對(duì)合金化學(xué)成分的精心設(shè)計(jì)、有益微量元素的匹配優(yōu)化及有害微痕量元素的嚴(yán)格控制，確保了合金力學(xué)性能、磁性能和耐腐蝕性能達(dá)到優(yōu)化平衡，并使其加工性能得到了保障。本發(fā)明所述材料在高鉻的情況下嚴(yán)格控制碳含量的范圍，適量添加S1、Mn及其它有益微量元素，以改善合金熱冷加工性能與綜合性能。經(jīng)檢測(cè)
本發(fā)明所述材料的室溫力學(xué)性能如表I所示
表I室溫耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料溫力學(xué)性能
試樣 |Rm，MPa IRpn a, MPa IHB —
棒材 |> 325 285K 240
本發(fā)明所述材料的磁性能，直流磁性能Hc ( 130A/m, Bs ^1. 0T,因此本發(fā)明所述材料是一種耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金。本發(fā)明所述材料腐蝕性能如表2、3所示 表2局部腐蝕
權(quán)利要求
1.一種耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料，其特征在于，該材料中各組分的重量百分含量為Cr 為 23 30% ；C O. 05 O. 005%、Si O. 7 O. 05%、Mn O. 7 O. 05%、Ni O.1 O. 01%、Cu O.1 O. 01%、Nb O.1 O. 01%、V O.1 O. 01%、B O. 005 O. 001% ； 余量為Fe。
2.耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料的制備方法，其特征在于，有以下步驟 1)熔煉 按權(quán)利要求1所述的材料配比取其各組份，真空熔煉，第一次精煉的溫度為1600 1650°C，真空度10 5Pa，時(shí)間3 20kg/min ;第二次精煉的溫度為155(Tl600°C，真空度5 IPa，時(shí)間為5 20kg/min ;熔煉時(shí)，分兩次加料，F(xiàn)e、Cr裝入坩堝，在第一次精煉前以底料加入；C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B在第一次精煉結(jié)束，第二次精練間開始前加入，每次加料后均須充分?jǐn)嚢?，待鋼液全部熔化后，?53(T157(TC溫度下，慢速澆注成圓形鑄錠，制得電渣重熔的自熔電極棒； 2)電渣重熔 將步驟I制得的電渣重熔的自熔電極棒清理，制得電渣重熔的自熔電極，將電渣重熔的渣料加熱至熔融狀態(tài)，倒入結(jié)晶器中，結(jié)晶器和底板均用水冷卻，將電渣重熔的自熔電極緩慢下降并插入到熔融的渣料中，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓40 60V，電流3000 7000A,自熔電極緩慢熔化，熔化后的自熔電極液滴穿過熔融的渣料層迅速凝固，在結(jié)晶器的底部重新結(jié)晶，得到電渣錠； 3)鍛造 步驟2)所得電渣錠在900 1150±5°C的溫度下加熱保溫I 3小時(shí)，鍛造成圓形棒坯； 4)熱處理 將步驟3)所得圓形棒坯在1000°C 1150±5°C的溫度下真空退火處理，時(shí)間為2 4小時(shí)，然后以100 150°C /h的速度冷卻，得到耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟2)所述的電渣重熔的渣料配比按重量份為=CaF2 :55 份、CaO 25 份、Al2O3 :12 份、MgO :8 份。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟2)所述的電渣錠的直徑為160mm 280mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟I)所述的攪拌是采用機(jī)械和電磁攪拌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金材料，該材料中各組分的重量百分含量為Cr為23～30%；C為0.05～0.005%、Si為0.7～0.05%、Mn為0.7～0.05%、Ni為0.1～0.01%、Cu為0.1～0.01%、Nb為0.1～0.01%、V為0.1～0.01%、B為0.005～0.001%；余量為Fe。取上述各組分，采用真空感應(yīng)熔煉，經(jīng)二次精煉，得到電渣重熔的自熔電極，經(jīng)電渣重熔得到電渣錠再經(jīng)鍛造、熱處理得到本發(fā)明所述材料。該材料具有耐腐蝕性能好、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、成本低，以及易加工等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)耐腐蝕性能和磁性能提出較高要求的海洋工程、電力行業(yè)、污水處理工程等行業(yè)。
文檔編號(hào)C22C38/54GK103021615SQ201210561450
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者賀文海, 陳登華, 劉海定, 王東哲, 李濟(jì)林, 吳畏, 魏捍東, 萬(wàn)紅, 羅維凡, 祁宏 申請(qǐng)人:重慶材料研究院