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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www.bt990.com.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、活動鐵芯等零件。電磁閥的結(jié)構(gòu)及執(zhí)行動作，大體類似于一個小型的作動器。同時(shí)電磁純鐵零件起著一般結(jié)構(gòu)件，甚至傳動件的作用，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)行著相對運(yùn)動，發(fā)生表面摩擦，如材料硬度不夠，會嚴(yán)重影響器件的工作壽命，所以，必須對純鐵材料的表面進(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民用飛機(jī)中飛控伺服作動器強(qiáng)磁場中工作的特點(diǎn)，優(yōu)化滲氮工藝，在保證B5000、B10000、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。通過對比試驗(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。
對試樣進(jìn)行磁性能測試表明，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)行對比，低磁性能和中磁性能偏低，但強(qiáng)磁性能能滿足國標(biāo)要求；試樣的矯頑力和最大磁導(dǎo)率也滿足國標(biāo)要求。
上述研究證明，針對飛控伺服作動器中電磁純鐵材料強(qiáng)磁場工作的要求，通過調(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題得以解決，實(shí)現(xiàn)民機(jī)飛控伺服作動器產(chǎn)品的長壽命。

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