СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАГНИТОТВЕРДЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО-ХРОМ-КОБАЛЬТ Российский патент 2014 года по МПК C21D1/04 C21D6/00 C21D8/12 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо - хром - кобальт, используемых при производстве постоянных магнитов.

Известен способ термической обработки анизотропных магнитотвердых сплавов системы железо - хром - кобальт, включающий гомогенизацию, обработку на α твердый раствор путем закалки из высокотемпературной области существования α твердого раствора в воде, изотермическую термомагнитную обработку (ИТМО) в магнитном поле и многоступенчатый отпуск (Н. Kaneko, M. Homma, К. Nakamura "New ductile permanent magnet of Fe-Cr-Co system". AIP Conference Proceedings, 1971, No5, p.1088 - 1092). Магнитное поле при этом прикладывают в момент выхода сплава на температуру ИТМО, удаляют его после окончания ИТМО и затем проводят многоступенчатые отпуска без магнитного поля.

Однако практика производства постоянных магнитов из магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Co с использованием известного способа термической обработки показывает, что получаемые значения остаточной индукции у магнитов ниже, чем у заявленного способа.

Известен способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Со патента США №4245049 (Jan. 20, 1981) Process for the thermal treatment of Fe-Cr-Co alloys for permanent magnets (Inventors: Cloude Bronner, Danlel Jullien. Int. Cl. H01F 1/02. U.S. Cl. 148/103; 148/31.57), в заявительной формуле которого нет упоминания о необходимости включения магнитного поля до достижения температуры ИТМО, но на рисунке, иллюстрирующем способ, показано, что магнитное поле включается при температуре на 30-40°C ниже температуры ИТМО.

Наиболее близким к описываемому изобретении по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки магнитов из магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт, включающий гомогенизацию, закалку, термомагнитную обработку и многоступенчатый отпуск (SU 1468925 A1).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа термической обработки магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Со, обеспечивающего повышение остаточной индукции постоянных магнитов при одновременном сохранении высоких значений коэрцитивной силы.

Технический результат достигается тем, что в способе термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо - хром - кобальт, включающим гомогенизацию, закалку, термомагнитную обработку и многоступенчатый отпуск, согласно изобретению термомагнитную обработку осуществляют путем нагрева в магнитном поле в течение 1-1,5 часов до температуры 640°C с выдержкой 30 мин.

Сущность изобретения заключается в том, что при нагреве образцов (магнитов) магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Co малой массы вследствие наличия инкубационного периода расслоения высокотемпературного α твердого раствора и незначительного запаздывания температуры образца от температуры печи, в которой проводится ИТМО, приложение магнитного поля в момент достижения температуры ИТМО в печи обеспечивает получение максимальных значений остаточной индукции для данного сплава. Совсем другая ситуация складывается, когда термообработке подвергается промышленная садка магнитов весом 3-6 кг. Время достижения температуры ИТМО достигает 1-1,5 часов и более и в этот промежуток времени происходит частичное изотропное расслоение зафиксированного при закалке α твердого раствора при отсутствии магнитного поля и, как следствие, понижается степень анизотропии обрабатываемых образцов и более низкие значения остаточной индукции практически при тех же значениях коэрцитивной силы. Для нейтрализации эффекта изотропного частичного расслоения α твердого раствора предлагается включать магнитное поле с самого начала помещения садки магнитов из магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Co в печь для проведения ИТМО. При этом на промышленных магнитах получают значения остаточной индукции, такие же как и при термообработке отдельных образцов (см. данные таблицы 1)

Таблица 1 Магнитные гистерезисные свойства анизотропного сплава Fe-30 вес.% Cr-20 вес.% Co-0,5 вес.% Si Термообработка B_r, Тл H_cB, кА/м (BH)_макс, кДж/м³ Гомогенизация при 1250°C (3 часа) + закалка в воде от 1150°C (15-20 мин) + ИТМО 640°C (30 мин) + отпуск без магнитного поля: 620°C (0,5 часа) + 600°C (1 час) + 580°C (2 часа) + 560°C (3 часа) + 540°C (6 часов):       - отдельные образцы диам. 10 мм и длиной 40 мм:       - Магнитное поле включено в момент достижения температуры ИТМО 1,10 60 32,0 - Нагрев до температуры ИТМО в магнитном поле 1,12 59,5 33,5 - садка образцов в контейнере весом 1,5 кг:       - Магнитное поле включено в момент достижения температуры ИТМО 0,8 57,0 26,5 - Нагрев до температуры ИТМО в магнитном поле 1,08-1,1 59,5-61,0 31,5-33,0 - Магнитное поле включено при температуре в печи 550°C 0,9-0,95 58,0-59,0 29,0-30,0 - Магнитное поле включено при температуре в печи 400°C 0,98-1,03 59,0-61,0 31,0-31,5 B_r - остаточная индукция, H_cB - коэрцитивная сила по индукции, (BH)_макс - максимальное энергетическое произведение

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности. Для повышения остаточной индукции сплав подвергают гомогенизации, закалке, термомагнитной обработке и многоступенчатому отпуску, причем нагрев сплава до температуры проведения термомагнитной обработки ведут в магнитном поле. 1 табл.

Способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт, включающий гомогенизацию, закалку, термомагнитную обработку и многоступенчатый отпуск, отличающийся тем, что термомагнитную обработку сплава проводят путем нагрева в магнитном поле в течение 1-1,5 часов до температуры 640°С с выдержкой 30 мин.