1J22高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金簡介

1J22合金牌號

高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金中國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的牌號為1J22(Co50V2),其他國家的類似牌號是AFK502(法國),49КФ(俄羅斯),Permendur 49(英國),UNS R30005(美國),Supermendur(美國),HiperCo50(美國)。

1J22合金的化學(xué)成分

   備注:根據(jù)GB/T 15002-1994

1J22合金的物理性能

1J22經(jīng)熱處理后的磁性能

備注:根據(jù)GB/T 15002-1994
1J22在不同厚度時的鐵損(W/kg)

1J22合金的尺寸及允許偏

1J22尺寸及允許偏差

備注:根據(jù)GB/T 15002-1994

1J22合金的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 15001-1994 《軟磁合金尺寸、外形、表面質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則》

GB/T 15002-1994 《高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金技術(shù)條件》

A801/A801M-99   《UNS R30005和 K92650鍛造鐵鈷高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁合金規(guī)范》

1J22合金的應(yīng)用

1J22是高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度鐵鈷釩軟磁合金,是現(xiàn)有的軟磁合金中飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度最高的(Bs=2.45T),飽和磁致伸縮系數(shù)最大(60～100×10-6),居里點(diǎn)也很高(980℃),是居里點(diǎn)最高的軟磁合金。由于飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高,在制作同等功率的電機(jī)時,可大大縮小體積,在作電磁鐵時,在同樣截面積下能產(chǎn)生大的吸合力。由于居里點(diǎn)高,可使該合金能在其他軟磁材料已經(jīng)完全退磁的較高溫度下工作,并保持良好的磁穩(wěn)定性。由于有大的磁致伸縮系數(shù),極適于作磁致伸縮換能器,輸出能量高,工作效率也高。該合金電阻率低(0.4μΩ·m),不宜在高頻下使用。通過加入1.4～1.8的V元素,大大的改善了該合金的冷加工塑性,但V的加入降低了磁性。

由于1J22合金具有上述特點(diǎn),因此,他被用于要求高Bs(磁感應(yīng)強(qiáng)度)、高λs(飽和磁致伸縮系數(shù))和低頻、高溫下使用的鐵磁原件。如電磁鐵極頭,磁控管中的端焊管,電話耳機(jī)耳膜振動膜,力矩馬達(dá)轉(zhuǎn)子、微電子轉(zhuǎn)子、磁致伸縮換能器鐵芯、電源變壓器、繼電器、換能器等……。

1J22鐵鈷釩軟磁合金已生產(chǎn)、使用多年,性能穩(wěn)定,材料較成熟。成品規(guī)格主要是熱軋材、鍛材、冷拉絲、冷軋帶。但1J22合金同時存在價格較貴、易氧化、加工性能差等缺點(diǎn)，一定程度上限制了其使用范圍。

1J22合金的生產(chǎn)工藝

1J22合金的冶煉和鑄造

1J22合金熔煉與鑄造工藝采用真空感應(yīng)爐(VIM)熔煉。生產(chǎn)過程中如采用全新料冶煉時, 由于含Co量高,氣體較多,冶煉時很容易產(chǎn)生鋼液濺射的現(xiàn)象,造成化學(xué)成分難于控制和粘結(jié)坩堝。因此在冶煉時可配入40～50%的返回料可以減少鋼液的噴濺。配入的C也需在裝料時全部加入坩堝中,這樣可以避免在精煉時加C造成大量氣體上升和鋼液沸騰噴濺。

從《采用不同返回比試制軟磁合金1J22熱軋帶材的研究》一文中可以看出,采用不同的返回比而制定的與其相應(yīng)的工藝可以生產(chǎn)出符合GB/T 15001-94 和GB/T 15002-94標(biāo)準(zhǔn)的1J22合金熱軋帶材,且用不同的返回比生產(chǎn)出來的帶材其性能也非常接近。隨著返回比的增大,其帶材成本也大幅下降。同時,如果全部采用全新料冶煉,鍛造時容易出現(xiàn)肉眼可見的小裂紋,原因如下:全新料熔清后浮在鋼水面上的爐渣較多(全新料加入的釩鐵較多,而釩鐵中的夾雜物較多,會形成較多的爐渣) ,而這些爐渣在真空澆注時殘留在真空錠的表面,真空錠雖經(jīng)剝皮并經(jīng)局部打磨,但殘留的個別未徹底清除微細(xì)缺陷在鍛造時,容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)微小裂紋。

1J22合金鍛坯的表面處理

1J22合金鍛坯的表面處理

1J22合金熱加工塑性良好,鍛坯加熱溫度為1160～1180℃,保溫時間15～20分鐘,終軋溫度大于850℃。熱軋最終厚度一般控制在2.0～2.3mm左右。熱軋帶太厚,影響了熱軋帶的淬透性,在后續(xù)的冷軋過程中容易出現(xiàn)脆斷和邊裂;如熱軋帶太薄,又會影響到熱軋的厚度精度及板形難以控制,影響到后續(xù)的冷軋加工。

1J22合金的淬火工藝

1J22合金在冷加工前必須進(jìn)行淬火,淬火溫度一般控制在880±15℃。淬火的目的是抑制α相的有序化過程,改善冷軋加工性能。1J22合金在900～930℃附近發(fā)生γ↔α相轉(zhuǎn)變,當(dāng)溫度低于730℃時,產(chǎn)生有序化,形成FeCo超結(jié)構(gòu),無序的α相轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?alpha;′相(硬而脆,冷加工性非常差),所以在730℃以下時要求快冷,盡量抑制α相的有序化。所以工業(yè)化生產(chǎn)時,為了提高淬火速度,提高熱軋帶的淬透性,降低脆性,改善冷加工性能,淬火介質(zhì)一般采用冰水+NaCl(NaCl改善淬透性)。但是α相的有序化是非?？斓?工業(yè)化的淬火冷卻速度無法使α相完全無序化。

1J22合金的淬透性檢測

1J22合金淬火后必須進(jìn)行淬透性的檢測,一般淬火帶彎曲≥90o不斷裂,說明淬透性良好, 可以進(jìn)行后續(xù)的冷加工。如果淬火帶彎曲90o出現(xiàn)斷裂,說明淬透性不好,不能進(jìn)行冷加工,必須進(jìn)行二次淬火處理,待彎曲測試合格后方可進(jìn)行后續(xù)的冷加工。

1J22合金的成品熱處理制度

1J22合金組織結(jié)構(gòu)為體心立方晶格的單相固溶體,在900～930℃附近發(fā)生γ↔α相轉(zhuǎn)變,當(dāng)溫度低于730℃時,產(chǎn)生有序化,形成FeCo超結(jié)構(gòu),無序的α相轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?alpha;′相轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?alpha;′相。

軟磁合金一般在露點(diǎn)不低于-40℃的凈化氫氣中進(jìn)行熱處理。如要求真空退火時,應(yīng)在余壓不高于0.1Pa的真空中進(jìn)行。1J22合金的成品熱處理制度見表6。

1J22的熱處理制度

備注:根據(jù)GB/T 15001-1994

生產(chǎn)工藝難點(diǎn)

①   1J22合金冶煉時容易產(chǎn)生噴濺;

②   表面修磨處理時容易產(chǎn)生發(fā)紋和開裂;

③   猝火時需要的冷卻速度非?？?對冷卻介質(zhì)的要求較高;

④   冷軋過程中需要非常大的軋制力(冷硬態(tài)抗拉強(qiáng)度可達(dá)1325Mpa),對軋機(jī)的能力要求較高,同時冷軋容易出現(xiàn)斷帶、邊部開裂等現(xiàn)象;

⑤   1J22合金的焊接性能非常差,冷軋時難以焊引帶生產(chǎn),造成成材率偏低。