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成功案例

软磁合金的热处理（退火工艺）


3．1退火工艺
3．1．1工艺流程

软磁合金氢气保护退火主要工艺流程见图1。


3．1．2氢气保护退火工艺
a．准备工序
准备工序主要有：零件、料盘的清洗，氧化铝粉的焙烧，氢气发生器或气瓶及管路系统的检查，氢气净化装置的检查或更换过滤介质。
b．装箱
通常没有专用氢气保护退火炉，一般采用氢气保护箱，有专用设备的也大多是保护箱式电阻炉。零件装入料盘然后用氧化铝粉充实，装入箱中封箱，人炉。
c．退火
2007中国热处理行业厂长经理会议
严格按工艺要求控制升温速度、在退火温度保温足够时间、控制降温速度。同时，各阶段控制好氢气流量，待温度降至规定温度时停气，出炉。
d．性能测试
退火完成后进行磁性能测试，若性能不合格时需重新重复退火，合格后交付。
3．2目的
3．2．1消除加工应力：合金在加工过程中材料变形很大，有的变形达80％，在合金中晶格严重错位、变形，很多应力潜伏在材料内部，导致材料磁化困难。高温退火时，合金温度升至600℃时，即可使合金内部组织变形的晶格得到恢复。继续升温，破碎的晶粒得到再结晶，再升温则晶粒长大。软磁合金��形组织的恢复及一定的晶粒度有利于材料的磁化。
3．2．2净化合金去除杂质：为防止合金的氧化并去除杂质，材料应采用气体保护或真空进行退火。尤其是铁镍系软磁合金的磁性能对合金中含有的微量杂质很敏感，C、N2、N、S等都是有害的非磁性物质，它们夹杂在材料中形成化合物存在于晶界，阻碍晶粒长大，不利于磁性能的稳定和提高。因此采用还原性气体氢气保护退火或真空处理，在高温下氢气与金属表面的杂质发生化学反应：
C+2H2—-CH4(甲烷气)

02+2H广—-2H20(水蒸汽) 

N2+3H—NH3(氨气)

S+H尸——H2S(硫化氢气)
Fe3C+2H2——3Fc+CH4
FeO+H2—-Fe+H20
MnO+H2——M11+H20
软磁合金氢气保护退火正是通过这些化学反应实现了有效净化合金去除杂质的目的。
合金在氢气保护退火时，要求氢气纯度要高。氢气纯度越纯，材料越薄，退火温度越高，杂质扩散速度越快。氢气的流量越大，杂质越容易从金属表面逸出，杂质去除的越干净。因此合金氢气保护退火处理所用氢气必须经过严格的净化。一般氢气的纯度应控制在露点．40。C以下，含氧量小于2ppm，要求磁性能严格的合金氢气的纯度应控制在露点．70。C以下，含氧量小于lppmo一般电工纯铁或民用磁性合金，可以采用真空炉退火，真空炉设备的真空度应不低于lxl0～Pa。在真空条件下溶解在材料中的气体原子在高温下从材料表面逸出，但对于稳定的A1203、Si02等化合物没有效果。很多实践证明，要求磁性能较高的合金不宜用真空炉进行退火。
软磁合金热处理及真空氢气退火炉简介
3．2．3获得适当的有序化：有些合金在高温下内部组织成无顺序排列，在合金退火后的冷却过程中，当缓慢冷至600。C以下时，合金组织发生有序化转变，随之材料的磁性能也发生很大变化。合金内部组织的完全有序化或无序化都是不利的，必须有适当的有序化才能获得需要的磁性能，因此要想得到理想的合金磁性要控制好不同的冷却速度。


4．常见软磁合金热处理缺陷及对策

软磁合金的热处理及其操作是一项非常复杂繁琐细致的工作。因此，软磁合金热处理生产周期长，顺利情况一次交检合格要一周时间。同时它又是一种敏感性极强的合金，零件运输、出炉时的碰撞或环境差异都会造成磁性能和质量的不合格。常见的合金热处理后缺陷有：金属表面氧化、粘连、磁性能不合格。其主要原因保护箱中的有害气体不能有效排出，氧化铝粉中的有害物质和气体不易析出，氢气净化达不到要求。目前，国内外已经成功研制出真空氢气退火炉、真空磁场热处理炉等先进设备。解决软磁合金热处理常见缺陷的对策，有效的措施就是选用真空氢气退火炉等先进设备。可减少工人繁琐复杂的操作过程，降低因人为操作不当对质量影响的因素；该设备把真空加热与氢气保护有机的合为一体，使合金在加热时有效的防止了氧化，也使材料大限度的得到了净化；设备控温精度、自动化程度、炉温均匀性的提高不但能使材料得到良好的磁性能还缩短了生产周期。
5．真空氢气退火炉结构简介
目前我国已经有能力和条件设计生产适用于软磁合金的真空氢气退火炉。现将常用卧式真空氢气退火炉的结构、性能指标、特点作简要介绍。

5．1真空氢气退火炉为单室加热结构：设备主要包括炉体、真空系统、氢气提纯送气、排气系统及自动控制系统等。炉体由炉壳、炉胆、炉门组成，炉胆一般采用金属屏，以钼带做加热元件；真空系统由一套机械泵和罗茨泵组成；氢气的提纯送、排气系统有氢气流量计控制流量经干燥、过滤、提纯使氢气露点达到．70℃以下送入炉室，氢气进入炉室后根据工艺需要排气设计了两种模式。一种按规定流量连续排出；另一种使氢气在炉室内保留一定时间，然后排出。自动控制系统是以智能化为核心，包括供电、控制、记录、监视、报警保护功能在内的电控系统，能满足复杂的工艺要求，并有故障自诊和监控功能。通过可编程序控制器(PLC)可实现真空炉的全自动运行o

5．2真空氢气退火炉主要技术指标：高温度1320。C，极限真空度2．0xlO-1Pa，工作真空度2．0Pa，控温精度±l℃，炉温均匀性≤±5℃o


5．3特点

5．3．1真空氢气退火炉集真空炉与氢气保护炉的特点于一身，具有真空炉的功能，同时还可在工作温度送入氢气(<1个大气压)，使被处理材料大限度的得到了净化，保证了磁性能的稳定性和批量生产产品质量的一致性。
5．3．2生产**性好，由于生产过程中氢气是在负压下工作，因此，氢气的危险性大大低于正压条件下的使用。
5．3．3现在设计的两种充入氢气形式，其氢气的用量远远少于正压氢气退火。因此，这种设备也是一种节能型设备。
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