СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАГНИТОТВЕРДЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО-ХРОМ-КОБАЛЬТ
HEAT TREATMENT METHOD OF HARD-MAGNETIC ALLOYS BASED ON IRON-CHROME-COBALT SYSTEM

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<sub>r,</sub> Тл
H<sub>cB,</sub> кА/м
(BH)<sub>макс,</sub> кДж/м<sup>3</sup>
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<sub>r</sub> - остаточная индукция, H<sub>cB</sub> - коэрцитивная сила по индукции, (BH)<sub>макс</sub> - максимальное энергетическое произведение