热处理工艺对半硬磁2J85合金结构和磁性能的影响

　　1 引言

　　Fe-Cr-Co变形永磁合金2J85，它的最大特点就是具有可加工性，可进行冷变形加工。其钴含量低，磁性能相对较高且加工工艺比较简单，主要用于电、声、传感器、仪表、汽车等领域[1]。

　　我公司生产的2J85系列产品，是依据用户要求的磁性能，通过拔制、压延、冲压等加工方式生产各种磁性元件。金属磁性材料大致分为高磁导率软磁合金和高矫顽力硬磁合金两大类。而性能介于软磁材料和硬磁材料之间的为半硬磁材料，其矫顽力Hc为0.79～19.89kA/m，剩磁Br为1T以上。半硬磁材料的发展主要可归结为两个方面。其一，矫顽力Hc=3.97～19.89kA/m，剩磁Br>800mT的永磁合金用于磁滞电机中，具有起动快、同步特性优异、噪音低等优点，目前正得到广泛的应用。由于磁滞电机对材料的需要量越来越大，种类也不断增加;其二，在自动控制系统中的铁簧继电器、门锁继电器等需要用矫顽力Hc较低、剩磁Br较高的材料;一些其它的电子仪器也广泛使用这种具有中间性能的材料，且用量和种类都不断扩大，从而推动了这类具有中间性能的半硬磁材料的发展。

　　对于2J85半硬磁性元件，用户技术要求为，剩磁Br>1.20T，矫顽力Hc在15.91～19.89kA/m之间，矫顽力区间很窄，超过范围的均为不合格品，因此需要保证产品的矫顽力稳定在这个范围内。但在实际生产中，矫顽力的波动总是难以避免，即便是同一批次的产品矫顽力也会出现较大波动，超出要求的范围，因此每个批次的元件都要逐一检测，不仅影响生产效率而且造成浪费。为解决这个问题，我们分别对不同热处理阶段、不同磁性能的元件进行金相组织观察，进行了一系列的试验，来寻找稳定半硬磁2J85磁性能的方法。

　　2 实验

　　以工业纯铁、金属铬、电解钴、高纯硅和其他一些合金化元素为原料，按表1的成分，在200kg的真空中频感应炉中熔炼合金，然后经过锻造、热轧和冷拔，最后加工成2.95×34mm的小棒。Fe-Cr-Co合金的磁硬化过程属于一种亚稳分解型(调幅分解)反应。一般热处理制度均为高温固溶后快速冷却，然后再进行中温磁场热处理，最后进行多级回火。一般的热处理工艺为：

　　(1)固溶处理：在1200℃×(20～30)min，冷水淬。

　　(2)磁场热处理：在大于200kA/m(25000℃)磁场强度的热处理炉中，进行(640～650)℃×(1～2h)等温处理。

　　(3)回火热处理：进行620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h+570℃×3h+560℃×4h+540℃×6h阶梯多级回火。

　　用LEICADMIXP光学显微镜(OM)对磁棒的金相组织进行观察。采用Cambridge-S250型扫描电镜(SEM/EDS)进行电镜组织观察。用国产AMT-4型磁性能测试仪检测磁棒的剩磁 Br和矫顽力Hc，并利用Minitab15软件对实验数据进行处理。