| 单词 | 磁场在热处理中的应用 |
| 释义 | 【磁场在热处理中的应用】 拼译：present situation and praspects for the application of magnetic field in heat treatment 磁场大体上分为永久磁钛磁物和电磁物两类。就热处理而言，磁场的应用有很大的发展。包括感应加热、检测、淬火、化学热处理及磁性材料热处理等几个方面。 磁场在检测上的应用包括测这一淬火介质的冷却特性和热处理质量的检测。利用铁磁性材料在淬火冷却过程中的磁性变化，可测定淬火介质冷却特性。根据这一原理，在美国产品的基础上，中国进行了大的改进。改进后的产品能测试淬火介珠光体区(800～350℃)及淬火危险区(354～100℃)的冷却特性，且设备结构简单、工作可靠，并可测定淬火时的相变时间。热处理质量的检测基于钢的化学成分、热处理后的硬度和淬硬层长度等与其磁特性之间有着一定的对应关系。如：含碳量为0．1%～0．6%的碳钢，其矫顽力与含碳量成线性关系；同一钢种的硬度与矫顽力亦成线性关系(迟鸣风，1986)。目前已有一些利用这些关系进行钢及其制品的质量检测的专用仪器用于生产。国内主要有GY系列和STGY系列钢铁硬度分选仪及GCF系列钢材磁性分选仪等，主要用于以下项目的检测：(1)测定碳钢的含碳量。碳钢含碳量在0．6%以内，其矫顽力正比于含碳量，测得矫顽力值便可推知含碳量的多少，实测精度达±0．03%。(2)测定工件硬度。硬度与矫顽力呈线性关系，而与导磁率成“N”形关系，测出工件的矫顽力或导磁率便可换算出工件的硬度。此法不仅能测得表面硬度，而且也可测中心部硬度，其精度一般达±1HRC(樊景云，1986)。(3)分选钢铁及其制品混料。各种钢铁材料及其制品的矫顽力有所差别，同一种钢在同一热处理条件下矫顽力相同，不同种钢在同种热处理条件下矫顽力不同，因此通过矫顽力的测定可以对混料进行分选。(4)差别工件的预先热处理条件。同一种钢的预先热处理条件不同，其内部组织结构不同，矫顽力也不同。矫顽力的大小按淬火＞调质＞正火＞退火的顺序排列。测定矫顽力值，便可判别工件的预先热处理条件。(5)淬硬层深度的测定。淬硬层深度与矫顽力也呈线性关系，因而通过矫顽力的测定即可检测工件表面淬硬层的深度。目前，此项测定的专用设备有CYH2型淬硬层测厚仪，SCH－2型渗层测厚仪等。(6)探伤。工件内的缺陷(如裂纹)将对磁场的分布发生影响，据此可对工件进行内部探伤。磁粉探伤已成为工业上常用的探伤手段，目前已有各种型号的磁粉探伤设备。它是利用磁场中工件缺陷产生的漏磁场与磁粉相互作用，使磁场变形，磁粉分布发生异常来进行探伤的。电磁涡流亦可用来探伤。1984年，前西德研制了一种电磁涡流无损检测仪。它是采用一脉冲激磁器，在工件中形成感应磁场，再用一个探头将磁场异常信号探测出来经计算机处理，即可对裂纹进行定量分析，测得裂纹的确切位置和裂纹的宽度。据称，该仪器能探测到30μm的小孔，可测裂纹深度为10～12cm，定位精度1cm。我国和日本也已试制出利用电磁涡流进行探伤的仪器。此外，磁场在热处理组织转变研究上的应用也是非常广泛的。例如测定钢中的残留奥氏体的数量，研究钢的回火转变，研究过冷奥氏体的等温分解，建立平衡相图及分析合金等(宋学孟，1981)。奥氏体化后的钢件在附加稳定磁场39809～159236A／m或强脉冲磁场7962～39809kA／m的冷却介质中淬火时，由于磁场的作用，淬火介质的冷却特性发生了某些变化，同时影响到相变过程，从而使淬火质量提高。水和盐水在800kA／m的磁场中外加磁场，降低了两种介质的各温度区间的冷却速度，尤其是气泡沸腾期的冷却速度。另一方面，由于工件自身受到外磁场的作用，在马氏体转变阶段(300～400℃)，因感生电流产生的热量而使冷却速度大大减缓。此外，磁场中淬火使Ms点升高，马氏体自回火程度增强。基于上述原因，磁场中淬火有以下几个特点：(1)淬火过程中热应力及组织应力小，因此淬火变形小，无裂纹；(2)残留奥氏体量大大减少，有助于提高工件尺寸稳定性及淬火硬度；(3)自回火程度高，可降低缺口敏感性，提高钢的力学性能。目前磁场淬火工艺设备主要有方形线圈励磁圆形淬火槽和管形圈励磁淬火槽两种。主要用于碳素结构钢和工具钢、合金钢及铸铁的磁场淬火。感应加热渗氮、渗碳、渗硼等是磁场在化学热处理中应用的实例。因其具有速度快、无氧化、节能和质量好等优点，将成为化学热处理的一个重要发展方向。随着生产的发展，近年来磁场在非感应加热化学处理中的应用也不断增加。前苏联采用40X和38XMIOA钢在外加磁场的电阻渗氮炉中进行了磁场渗氮试验，渗氮介质为NH3，温度为550～620℃。试验结果表明，在磁场作用下无论是渗层厚度还是表面硬度都显著增加，以磁场强度为1990～2389A／m时最佳，渗氮速度最快，磁场加速渗氮过程，比普通渗氮快2～3倍，并能消除渗氮层脆性，显著提高耐磨性及抗擦伤性。王晋贤等(1985)研究了磁化电解渗硫，即在低温渗硫时外加磁场。对20钢的试验结果表明，磁场起到了催渗、加速扩散和细化晶粒的作用，使渗层组织细密、均匀。同时磁场使电解渗硫的钢件摩擦系数降低，提高了钢件的耐磨性。总之，由于磁场的特殊作用，使其在化学热处理领域内应用前景十分广阔，有待于进一步地研究开发。合金成分固然是决定磁性材料磁性好坏的内因，但必须通过相应的热处理，方能发挥合金的优良磁性能。例如，铝镍钴永磁合金铸造后，铁镍合金薄板冷拉或热轧后都会影响材料的磁性能，为了恢复或改善这些材料加工后的磁性能，通常可进行磁场热处理。磁场热处理分为等温磁场热处理和等速降温磁场热处理两种。前者是指在居里点以下温度加磁场进行长时间的等温处理，后者是指在高于居里点50℃左右加磁场，然后以一定的降温速度降温的处理。至于先选用何种热处理及怎样的热处理参数，如等温温度、降温速度、磁场强度等，生产中视材料及磁性要求而定。高剩磁Al-Ni-Co铸造合金一般采用等速降温处理，最佳冷速为1℃／s左右，磁场强度为80kA／m以上。高磁能和高矫顽力的Al-Ni-Co铸造合金，一般采用等温处理，等温温度以800℃和820～830℃为佳，磁场强度一般为160～240kA／m。而Fe-Ni合金热轧带，一般采用等速降温处理，冷速为50℃／h，磁场强度选用1600A／m为佳。磁场热处理中的磁场一般优选用永磁磁场，因为可不消耗电能。总之，磁场在热处理领域中的应用面广，潜力大，前景广阔，有必要进一步地研究和开发。(株洲工学院郝喜海撰) |
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