[发明专利]一种低成本低合金半硬磁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及铁基磁性材料技术领域，特别涉及一种低成本、较高饱和磁感应强度、适中的矫顽力的半硬磁合金及其制备方法。该合金的化学成分按质量百分比表示为：C0.2～0.4，Cr2.0～4.0，Si＜0.3，Mn＜0.3，P＜0.015，S＜0.015，其余为Fe；所述合金采用熔炼浇铸→开坯锻造→热处理工艺步骤制备。本发明基于低合金碳钢体系，得到的合金成本低，经固溶回火后，为在马氏体基体上析出弥散碳化物，基体晶格畸变减小磁性能得以改善，具有较高居里温度、较高饱和磁感应强度等显著特点，在室温B2400大于1.5T，B8000大于1.70T，矫顽力Hc8000为600～950A/m；该合金具有良好的半硬磁性能，可在磁滞电机领域中广泛推广。

技术领域

本发明涉及铁基磁性材料技术领域，特别涉及一种低成本、较高饱和磁感应强度、适中的矫顽力的半硬磁合金及其制备方法。

背景技术

磁滞电机具有结构简单、重量轻、启动电流小等优点，半硬磁合金常用于制作磁滞电动机转子，其性能优劣决定了磁滞电机的使用性能。本申请的申请人在先申请了中国发明专利号ZL201610348103.6的‘一种高使用温度高饱和半硬磁合金及其制备方法’，申请日为2016年5月24日，该专利的半硬磁合金的化学成分按质量百分比表示为：Co 47.5～51.0％、Ni 0.5～3.5％、V 1.0～2.5％、Nb 0.1～0.8％、Si＜0.1％、Mn ＜0.1％、C＜0.05％、P＜0.02％、S＜0.02％，余量为Fe；采用熔炼浇铸→真空自耗重熔→开坯锻造→热处理工艺步骤制备。该半硬磁合金中含有大量的Co和其它高价的合金元素，因此合金整体成本较高，本领域的技术人员一直考虑采用低成本的铁基合金或纯铁等制备半硬磁合金，纯铁饱和磁感应强度较高，可达2.1T，但是矫顽力低，无法作为磁滞合金使用；现有技术中亦没有基于低合金碳钢或纯铁的半硬磁合金的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本半硬磁合金及其制备方法，该合金通过在纯铁的基础上添加C、Cr元素，提高合金矫顽力，降低饱和磁感应强度，再通过热处理，获得较好的磁滞性能，可广泛应用于磁滞电机。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种低成本低合金半硬磁合金，该合金的化学成分按质量百分比表示为：C0.2～0.4，Cr2.0～4.0，Si＜0.3，Mn＜0.3，P＜0.015，S＜0.015，其余为Fe。

所述合金采用熔炼浇铸→开坯锻造→热处理工艺步骤制备。

所述热处理工艺为：锻棒进行高温淬火，淬火温度1200±20℃；加工至成品后，进行真空回火热处理，750±10℃保温3～4小时。

该合金的化学成分按质量百分比表示为：C 0.22～0.38，Cr 2.11～3.97，Si 0.05～0.07，Mn 0.04～0.08，P 0.004～0.006，S0.004～0.008，其余为Fe。

该合金的锻棒在高温淬火后为含有Cr、C的过饱和马氏体组织；通过真空回火后，该马氏体基体上有析出的弥散碳化物。

所述合金在室温具备如下磁性能的组合：合金的室温B₂₄₀₀1.50T～1.70T，B₈₀₀₀1.70T～1.85T，Br₈₀₀₀ 1.45T～1.62T，矫顽力Hc₈₀₀₀为600～950A/m。

一种制备所述的低成本低合金半硬磁合金的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)原料准备

按照如下合金成分配比准备合金原料：合金的化学成分按质量百分比表示为：C0.2～0.4，Cr2.0～4.0，Si＜0.3，Mn＜0.3，P＜0.015，S＜0.015余量为Fe；

(2)熔炼浇铸