專利名稱：磁滯電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子用鐵錳合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁滯電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子用冷加工帶材半硬磁合金。
在高磁場范圍(Hc＝200～220Oe)的磁滯電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子材料均廣泛使用Fe-Co-V(維卡I)合金，它具有良好的磁滯特性，但其冷加工性差，對熱處理工藝亦很敏感，這種材料含有價(jià)格昂貴稀缺的鈷和釩。
Fe-Mn系半硬磁合金，一般是指含Mn5～15%，并添加Co、Ti、Cu、Cr、Ni、Mo等元素，余為Fe的合金。通過熱、冷加工等方法制取鑄材或軋材，現(xiàn)已有Fe-Mn-Co、Fe-Mn-Ti、Fe-Mn-Cr等系列。迄今為止，未見到有理想合金成份，簡化熱處理工藝，制成疊片轉(zhuǎn)子，代替高性能的Co52V11(維卡I)合金作為磁滯電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子的報(bào)導(dǎo)。
目前發(fā)表的Fe-Mn合金較好的性能列于表1表1
上述三種典型合金均不能滿足高磁場下做磁滯電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子的要求。
本發(fā)明的目的是采用廉價(jià)的Fe、Mn、Cr、Ti為原料，制成理想成分的Fe-Mn合金，經(jīng)熱冷加工后一次制成冷帶，半成品不需進(jìn)行退火處理。再經(jīng)簡化的熱處理工藝即可達(dá)到高的磁性能，用以代替價(jià)格昂貴的Fe-Co-V(維卡I)合金，合金成本可降低3～5倍以上。
本發(fā)明的化學(xué)成份(重量%)范圍是12～14.5%Mn，2～4%Ti、1～3%Cr、5～10%Co、1～3%Cu余量為Fe(以及不純物)Fe-Mn系合金。該合金采用高頻感應(yīng)爐冶煉，石灰營石造渣，CaO-Al脫氧，澆注成合金錠。合金錠經(jīng)鍛造成熱軋坯，鍛造溫度為1100～1200℃加熱40～60分鐘，終鍛溫度要大于1050℃。將熱軋坯再加熱到1100～1150℃均熱后進(jìn)行熱軋，軋后水淬，淬火溫度不能低于1050℃，以保證得到單相的奧氏體(γ相)。合金冷軋要采用大的變形量，一般要控制在大于80%，使基體轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?。將其帶材制成環(huán)樣后，必須在雙相區(qū)340～640℃之間采用多級連續(xù)回火，使γ相在α相基體上大量彌散析出，使之獲得理想的磁性能。最佳回火溫度在400～550℃之間。
本發(fā)明所提供的化學(xué)成分和制造方法，能夠獲得優(yōu)異的磁性能(見表2)，表2為0.4mm厚冷帶制成Φ30×Φ40mm環(huán)樣性能，并列出代替的維卡I合金性能。
註＊He、Br為正常供貨檢驗(yàn)的實(shí)測磁性能。
從表2看出，本發(fā)明的Fe-Mn合金高磁場Hc＝200～220oe下做磁滯電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子，能達(dá)到維卡I合金性能水平。
本發(fā)明的合金在磁滯同步電機(jī)上實(shí)驗(yàn)，其性能試驗(yàn)結(jié)果列于表3。
表3
從表3中的試驗(yàn)結(jié)果看，除熱處理回火工藝外，其它各種條件相同情況下，F(xiàn)e-Mn新材料在電機(jī)的各項(xiàng)性能中基本達(dá)到維卡I水平。
實(shí)施例合金選用電解銅、金屬錳、海綿鈦、金屬鉻、金屬鈷及工業(yè)純鐵作原材料。
用100g真空鈕扣爐冶煉了12爐，8Kg高頻感應(yīng)爐冶煉了30爐和45Kg高頻感應(yīng)爐4爐，開展了廣泛的研究工作。本發(fā)明的合金(表4列出了其中的部分成分及性能)肅aO-CaF2作渣料，CaO-Al作脫氧劑，澆成合金錠。合金錠經(jīng)1150℃鍛造成20×80mm坯，及1100℃熱軋成4×100mm，軋后于水中淬火。在進(jìn)行冷加工時先經(jīng)二輥軋機(jī)開坯至3.5×100mm，然后酸洗，再由四輥軋機(jī)冷軋至0.4×100mm成品帶材。在冷軋時變形量為85%。制取Φ30×Φ40環(huán)狀樣品，經(jīng)450℃/1小時→540℃/15分的多級連續(xù)回火，用磁導(dǎo)計(jì)和直流回線儀方法測定磁性能。所獲得的磁性能列于表4中。
實(shí)施例的化學(xué)成分和磁性能表權(quán)利要求
1.磁滯電機(jī)用鐵-錳合金的制造方法，其特征在于合金的化學(xué)成份(重量%)為12～14.5%Mn、2～4%Ti、1～3%Cr、5～10%Co、1～3%Cu余量為Fe(以及不純物)，經(jīng)熱加工水淬，在室溫下一次冷軋成帶中間不需經(jīng)退火處理，然后進(jìn)行400～550℃多級連續(xù)回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于熱加工的加工溫度為1100～1200℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于水淬時淬火溫度必須≥1050℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于冷加工的變形量要≥80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于多級連續(xù)回火，其回火溫度為450℃/小時→540℃/15分。
全文摘要
本發(fā)明是磁滯電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子用廉價(jià)鐵錳合金的制造方法。所涉及的具體化學(xué)成份(重量％)為12～14.5％Mn，5～10％Co，2～4％Ti，1～3％Cr，1～3％Cu余量為Fe。它是采用高頻感應(yīng)爐冶煉，經(jīng)熱加工后水淬，冷加工時需采用80％以上的大變形量，以大于80％的變形量冷軋成帶。經(jīng)400～550℃的多級連續(xù)回火可獲得優(yōu)異磁性能。Br＝10500Gs，Hc＝202Oe，Hμ＝200～240Oe，Bμ＝9300～10400，Pμ＝3.6～4.4，Kμ＝0.61～0.57。本合金可代替目前使用的維卡I合金，節(jié)約了Co和V，大大降低了合金成本。
文檔編號C22C38/38GK1033078SQ8710759
公開日1989年5月24日 申請日期1987年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月7日
發(fā)明者陳明燕, 武天真, 史鴻田, 萬永, 吳小冰 申請人:首都鋼鐵公司冶金研究所