[发明专利]低碳钢磁性零件低温退火磁性热处理工艺

说明书

本发明公开了低碳钢磁性零件低温退火磁性热处理工艺，包括退火前组织、退火工艺实验、工艺检测，所述退火前组织：材料为低碳钢的磁性零件，其组织为铁素体+片层状珠光体。本发明的低温退火针对三次渗碳体，目的是优化三次渗碳体的形貌，对力学性能影响不大。而普通球化退火针对的是二次渗碳体，主要是为了改变碳钢的力学性能，使其组织软化、硬度降低，为后续材料的切削或变形工艺做准备。目前还没有针对三次渗碳体的球化工艺出现。在该温度退火将减少三次渗碳体对磁路的遮挡面积，从而提高低碳钢的磁性能。相比高温退火，低温退火后晶粒的完善程度虽然稍差，但优化的三次渗碳体形貌抵消了这个不足，使得整体的磁性能仍然较好。

技术领域

本发明涉及低碳钢低温退火磁性热处理技术领域，具体为低碳钢磁性零件低温退火磁性热处理工艺。

背景技术

低碳钢比电工纯铁磁性能稍低，但仍有很好的软磁性能，且低碳钢成本较电工纯铁低，因此作为软磁材料仍有着较广泛的用途。低碳钢良好的磁性能需要进行磁性热处理才能体现，良好的热处理工艺能给予低碳钢零件足够的磁性能以发挥更好的使用功效。当前低碳钢的磁性热处理工艺与电工纯铁的磁性热处理工艺过程相近，普遍强调在较高温度长时间保温，以期获得良好的磁性能。较普遍的磁性热处理工艺中保温温度高达920℃或更高，保温时间长达3h左右然后缓慢冷却，整体工艺时间长达11-14h左右。这种工艺由于温度高和时间长，不可避免地造成能源的浪费，因此，在磁性能不变的前提下寻找一种温度较低、时间较短的磁性热处理工艺十分有益。

目前低碳钢磁性零件的磁性热处理温度强调在较高温度下长时间保温，目的是尽快消除缺陷，提高磁性能。但低碳钢的成分和相变过程与电工纯铁并不相同，其中很重要的一点是因为渗碳体是磁的不良导体。电工纯铁的含碳量远低于0.0218％，退火后三次渗碳体量极少，而低碳钢的含碳量已经超出了0.0218％的极限，普遍高达0.04-0.08％，退火后必然出现分布于晶界上的薄片状三次渗碳体，其总量也必然是三次渗碳体理论总量的100％，远超电工纯铁的三次渗碳体量。这种渗碳体因为存在于晶界，所以片层薄而面积很大，因此对磁路的遮挡作用比较显著，这对低碳钢的磁性能是个很大的损害，但这个问题以前并没有得到关注，目前低碳钢的磁性热处理都是在高温奥氏体区保温，冷却时并不考虑三次渗碳体的析出对磁性能的影响，因此三次渗碳体的消极影响一直未被重视。如果采取措施减弱三次渗碳体片的危害，对磁性能的提升有相当的促进作用。

发明内容

本发明的目的在于提供低碳钢磁性零件低温退火磁性热处理工艺，针对三次渗碳体进行700℃温度下的低温退火，促使其断裂、球化，目的是减小三次渗碳体所占有的面积，降低其对磁性能的负面影响。这与通常在该温度的球化退火不同，原因是本发明的低温退火针对三次渗碳体，目的是优化三次渗碳体的形貌，并不针对力学性能。而普通球化退火针对的是二次渗碳体，主要是为了改变碳钢的力学性能，使其组织软化、硬度降低，为后续材料的切削或变形工艺做准备。目前还没有针对三次渗碳体的球化工艺出现。在该温度退火将减少三次渗碳体对磁路的遮挡面积，从而提高低碳钢的磁性能。相比高温退火，低温退火后晶粒的完善程度虽然稍差，但优化的三次渗碳体形貌抵消了这个不足，使得整体的磁性能仍然较好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：低碳钢磁性零件低温退火磁性热处理工艺，包括退火前组织、退火工艺实验、工艺检测。

优选的，所述退火前组织：材料为低碳钢的磁性零件，其组织为铁素体+片层状珠光体，其带状组织小于等于3级。

优选的，所述退火工艺实验，包括以下步骤：

步骤一：将低碳钢磁性零件放入热处理炉中，并升温。

步骤二：升温至700℃后开始保温，保温时长为3h。

步骤三：以100℃/h的冷却速度将低碳钢磁性零件缓慢冷却至600℃。

步骤四：温度冷却至600℃后出炉空冷至室温。