[科普中国]-磁场热处理

简介

磁场热处理,在诸多新型热处理方法中受到了更广泛的重视。磁场淬火能有效地改善各种金属材料的力学性能,因此,已成为国际材料科学领域中重要的研究课题之一。

磁场淬火的实质,是利用外加磁场使奥氏体晶格发生形变(即晶格畸变) ,形成位错胞,使马氏体细化并增加位错密度,改善力学性能。这与钢的形变热处理有相似之处。这虽是不同的两种形变方式,但可产生相同的组织结构—位错胞,使材料得到强化。而磁场淬火提高材料的强韧化效果更突出,使用寿命的提高更显著1。

磁场淬火工艺1 磁场淬火工艺

磁场淬火工艺是从高温奥氏体冷却到马氏体点至马氏体转变结束全过程的连续晶格形变,所以,工件在磁场中的冷却曲线是一条自始至终的晶格形变曲线。

2 磁场淬火工艺曲线与形变淬火工艺曲线的对比

根据奥氏体在冷却过程中形变温度的不同,钢的形变淬火工艺可分为高温形变淬火、低温形变淬火及复合形变淬火三种。分析可知,磁场淬火与钢的形变热处理中的复合形变淬火相似。其中AB 线段代表高温奥氏体磁场晶格形变,CD 线段代表低温奥氏体磁场晶格形变,DE 线段代表马氏体转变过程中磁场晶格形变, EF线段代表马氏体转变后的磁场时效。总体为复合形变淬火。复合形变淬火对材料的力学性能改善最明显2。

磁场淬火对力学性能的影响复合形变淬火时,材料的单位形变的屈服强度增量为0. 76 (kg/ mm2/ %) ;高温形变淬火时,材料单位形变的屈服强度增量为0. 50(kg/ mm2 %) ;低温形变淬火时,材料单位形变的屈服强度增量为0. 63 ( kg/ mm2/ %) 。复合形变淬火时的冲击值Ak 为47J ,延伸率A 为10. 5 % ,断面收缩率Z 为39 % ,与相应的低温形变淬火时的冲击值Ak 为37J ,延伸率A 为11. 4 %及断面收缩率Z 为36 %相比较,除了延伸率外,其余两项复合形变淬火时的冲击值和断面收缩率都比低温形变淬火的高。

通过比较得知,复合形变淬火的强化效果最佳。由此引出,经磁场淬火的材料的强化效果也应该是很突出的。作者在磁场淬火研究中, 对低铬耐磨材料经磁场淬火与普通淬火后的力学性能作了对比。经磁场粹火的低铬耐磨材料硬度提高了1～ 1. 5HRC , 冲击韧性提高了16 % , 强度提高了20 %～50 % ,铸造清理设备(Q635 型) 抛头上的低铬耐磨叶片经磁场淬火,在使用