专利名称：复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金及其变形加工工艺的制作方法
技术领域：
本案属于铁铬钴永磁合金材料领域，特别涉及降低钴含量、改善加工性 能的铁铬钴合金及其变形加工方法。
背景技术：
随着机电产业和信息产业产品多样化的发展，高性能磁性材料的变形加 工是亟待解决的问题。
市场上大量使用的永磁合金材料主要有铸造铝镍钴、铁氧体、稀土、钕 铁硼，这些材料是采用铸造或粉末冶金生产的，尽管磁性能高，但机械性能 差，不具备可加工性，带有铸造或粉末冶金的各种缺陷，不能制造细长、微 薄、形状复杂、尺寸精确的永磁元件。
因而业界开始着力研究铁铬钴系列变形永磁合金材料。
已知技术如中国专利98803221. X公开了 一种含低浓度稀土元素的Nd - Fe -B微晶永磁体的制造方法，软磁性相和硬磁性相混合其中，铸造之后具有不 小于2. 5k0e的内禀矫顽力iHc和不小于9kG的剩余磁通密度Br,其性能一 价格比可与硬磁铁氧体比拟，具有70—500iam厚度的微晶结构，有利于磁路 尺寸和厚度的降低。通过在压强不高于30KPa减压惰性气体气氛中，在旋转 的冷却辊上铸造具有特定组成的合金熔体，从合金熔体直接制造具有15 — 50nm微晶结构的微晶永磁体合金。在此制造工艺中采用具有其中添加了 Co、 Cr、 Mn、 Ni、 Cu、 Ga、 Ag、 Pt、 Au和Pb的特定组成的合金熔体，可以获得樣i 晶永磁体合金，内禀矫顽力iHc提高到不小于2, 5kOe,与Nd - Fe - B三元磁 体的制造条件范围相比，可以呈现硬磁性能的最佳辊圆周速度范围可以扩展， 并获得厚度为70lam—500iam。
又如中国专利99801229. 7 />开了耐热性优良的永,兹体合金及其制造方法，其组成为C: 0.1-15原子％, B: 0.5-15原子％ (C和B之和为2-30原 子％)， Co:0-40原子％ (不含0%), Dy+Tb: Q. 5-5原子％, R: 8-20原子 % (R表示由Nd、 Pr、 Ce、 La、 Y、 Gd、 Ho、 Er和Tm所组成的组中选择的至 少1种元素)，其余为Fe和不可避免的杂质。
现有的可加工形铁铬钴系列永磁合金材料或因为磁性能低、或因钴的含 量居高难下，价格昂贵(一般钴的含量>20% ),而制约了产业应用。市场亟 待高加工性能、低钴含量的铁铬钴变形永磁合金材料问世。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服袭用技术存在的上述缺陷，而提供一 种复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金及其变形加工工艺及其变形加工工艺。
本发明的首要目的是提供一种复合硅、锆元素的铁铬钴高性能可加工永 磁合金；
本发明的又一目的是提供上述复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形 加工工艺。
本发明解决合金材料技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发 明提供一种复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金，其中，其重量百分比成分为 4各(Cr ) 22-27%、钴(Co ) 10-16%、石圭(Si) 0. 8%-l°/。、 4告(Zr ) 0. 2%-0. 8%, 其余为铁和不可避免的杂质。
本发明解决合金材料技术问题还可以采用以下措施进一步实现 前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金，其中，其重量百分比是铬 (Cr) 23.1%、钴(Co) 14.9%、 Si (硅)0.98% Zr (锆)0.71%，其余为4失和 不可避免的杂质。
本发明解决加工工艺技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发 明提供一种复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其特征在于， 具有如下工序
I、冶炼工序，炼出钢锭，且钢锭致密，不存在皮下气泡和组织疏松；钢锭的化学成份为碳(C )《0. 03 % 、磷(P )《0. 03 % 、硫(S ) < 0. 03 % 、 锰(Mn)《0.217。、铬(Cr): 22-27 %、钴(Co): 10-16 % 、硅(Si) 0. 8-1°/。、锆 (Zr) 0. 2-0. 8%,其余为铁和不可避免的杂质；
II 、锻造工序，将前序冶炼后的钢锭扒皮锻造，锻成预设尺寸的、表面 平整光洁无叠皮的坯料；
锻造的入炉温度为500°C-800°C;
加温到1140。C-119(TC时，保温20-40分钟直至钢锭均匀热透； 终锻温度为》950。C;空冷；
III、 热轧工序，将表面质量符合工艺要求的坯料进行加热处理，加热时 间控制为2-2. 5小时；
坯料随炉升温，入炉温度不高于800°C，加热到1090°C-1130°C,保温为 20分钟后按预设规格热轧成型；
IV、 酸洗工序，对前序热轧成型品进行酸洗、修磨、截切； 酸洗溶剂为碌u酸(H2SO4):氯化钠(NaCL ):水(H20 ) =3: 1: 6, 酸洗温度为50-80°C,酸洗时间为30-60分钟；
V、 冷加工工序，将对前序酸洗处理后的热轧成型品进^^冷加工；
VI、 磁性能处理工序，将冷加工后的成型品制成预设规格的元件进行磁 性能处理；
VI-1固溶处理工序，将前序符合规格的元件进行固溶处理获得单一的a 相过饱和固溶体；
VI-2石兹场处理工序，将前序固溶处理后的元件置于等温;兹场中处理，》兹 场强度为2500-3000奥斯特(Oe); f兹场处理温度为650-660°C;;兹场处理时 间40分钟；将等温磁场处理后的元件以8-12。C/分钟速度冷却到室温；
VI-3回火工序，将前序磁场处理后的元件进行阶梯回火，具体是分级 回火，各级回火炉温逐级递减预设温度，且各级回火保温时间逐级递增预设 时间，最后出炉空冷。本发明解决加工工艺技术问题还可以釆用以下措施进一步实现 前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述
冶炼工序，原料中铬比钴的含量比值为1.45-1.85。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述 锻造工序中在钢锭锻打过程中，锻锤要先轻后重，并沿钢锭同一方向施力； 在热轧工序前具有修磨工序，将经锻造工序锻造出的坯料进行去除坯料表面 缺陷的》f磨。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述 热轧工序中所述热轧成型品为带板，
其中带板坯的热轧，其终轧温度》85(TC，变形量>90%;热轧带板盘巻 后淬水急冷，水温小于30度；
或热轧成型品为盘条，
其中盘条方坯的热轧，将经过高线热轧成型的盘条水冷，水温小于30度； 或热穿孔成型品为管坯，
其中管坯的热穿孔，将前序锻成的管坯料车成预设尺寸的光棒，入炉加 热，入炉温度为80(TC以下，随炉升温到1060°C-1100°C,保温40分钟，进 行管坯穿孔，穿孔后淬水急冷，水温小于30度。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述 酸洗工序中酸洗温度为50-80°C,酸洗时间为30-60分钟。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述 冷加工工序中对前序经过酸洗的热轧成型品为带板的冷加工步骤是
冷轧带材，各道次的变形量均控制在30-40%;冷轧过程中的去应力采用 光亮退火，光亮退火采用履带式氢保护气氛，设定温度为103(TC,带速3米/ 分钟，气冷；经多道次冷轧直至成品；成品退火，采用光亮退火，设定温度 为96(TC,带速3. 2米/分钟，气冷；
或对前序经过酸洗的热轧成型品为盘条的冷加工步骤是冷拔丝材，各道次的变形量均控制在20-30%;冷拔过程中的去应力退火 采用箱式电炉退火；入炉温度为1050°C,炉温升至1050 ± 20。C时，保温20-30 分钟，出炉迅速淬水，水温小于30度；每道次退火后均需酸洗，酸洗温度为 50-8(TC,酸洗时间为30-60分钟；当丝材拔制到2毫米以下采用连续式光亮 退火，设定温度为103(TC,带速3. 2米/分钟，气冷，经多道次拔制成品； 或对前序经过酸洗的热轧成型品为管材的冷加工步骤是 冷轧-冷拔管材，冷轧各道次的变形量均控制在30-40%;冷拔各道次的变 形量均控制在20-30%;过程中的去应力退火釆用电接触加热处理；退火温度 1060-IIO(TC,保温2-3分钟；均勻红透，迅速淬水，水温小于30度；冷轧 前需酸洗，酸洗温度为50-80°C,酸洗时间为30-60分钟；经多道次冷轧冷拔
制成品o
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述
磁性能处理工序之固溶处理工序，其中，炉温升至1180± l(TC时，元件入炉，
至元件均匀红透后，保温时间15-20分钟，出炉迅速淬水，水温小于30度。 前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述
^磁性能处理工序^磁场处理工序，其中，》兹场处理温度为66(TC。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永;兹合金的变形加工工艺，其中，所述
磁性能处理工序之回火工序，具体是
第一级回火，入炉温度62(TC,元件随炉升温至620°C,均匀热透后，保
温30分钟后降温至下一级回火；
第二级回火，炉温降至60(TC后；保温60分钟后降温至下一级回火； 第三级回火，炉温降至580。C后，保温120分钟后降温至下一级回火； 第四级回火，炉温降至560。C后，保温120分钟后降温至下一级回火； 第五级回火，炉温降至54(TC后，保温240分钟，出炉空冷。 前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述
冶炼工序，采用真空感应熔炼，选择真空度>10—2帕，原料中电解钴99. 9%,氮含量《150PPm,氧含量《50QPPm;金属铬99°/。，氮含量《150PPm，氧含量《 500PPm;工业纯铁，氮含量《50PPm,氧含量< 300 PPm。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述 磁性能处理工序中磁场处理工序，其中，等温》兹场处理后的元件以8。C/分钟 速度冷却到室温。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述 热轧工序之带板坯的热轧，其中，热轧带板厚度为3. 0-3. 5mm，宽为250-350mm, 热轧带板盘巻的松紧度符合热轧带板盘巻淬水时能淬透的松紧度；或所述热 轧工序之盘条坯的热轧，所述盘条直径为①5. 5mm;或所述热轧工序之管坯的 热穿孔，所述管坯车成①35-36腿光棒；管坯穿孔时，管坯温度不得低于900 度。
前述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其中，所述 的酸洗溶剂为謹4: NaCL: H20=3: 1: 6。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。由以上技术方案可 知，本发明在优异的结构配置下，至少有如下的优点
本发明之合金材料在铁(Fe ) -23铬(Cr ) -15钴(Co )合金中复合加入 体心立方结构元素硅、锆，使铁的oc相区扩大，oc相更稳定，不仅可有效降 低钴的含量，从而降低材料成本；还可实现有效降低材料固溶温度、改善其 冷、热加工性、提高合金材料磁性能的良好效果； '
本发明加工工艺包括冶炼工序、锻造工序、热轧工序、酸洗工序、冷加 工工序、磁性能处理工序等各序的合理设置可使合金进一步获得更高的磁性 能，为高磁性能铁铬钴永磁合金材料的变形加工提供了更好的方法。
本发明之合金材料既具有良好的机械加工性能，又具有高的磁性能，且 由于有效地降低了昂贵的钴含量，使合金材料的价格大大降低；由此本发明 合金材料代替既价格昂贵、又不易加工的铝镍钴系合金可以成为现实，本发明 还可与钕铁硼、钐钴合金相配合，更广泛的应用于电子工业、航海仪表、汽车仪表、电机工程、计算机、继电器、复印机、防盗报警装置、传感器、高 性能指南针、精密仪器仪表等领域。
本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是Fe-23Cr-15Co的》兹化曲线； 图2是两种合金的矫顽力与不同固溶温度的关系； 图2a是两种合金的剩磁与不同固溶温度的关系； 图2 b是两种合金的最大磁能积与不同固溶温度的关系； 图3是Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金的头斧顽力与,兹场处理温度的关系； 图3a是Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金的剩磁与磁场处理温度的关系； 图3b是Fe-23Cr-15Co-0, 98Si-0. 71Zr合金磁能积与磁场处理温度的关系。
具体实施例方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式
、组成、 特征及其功效，详细说明如后。
见图2-3, —种复合硅、锆元素的4失4M古永磁合金Fe-23Cr-15Co-Si-Zr， 其重量百分比成分为铬(Cr) 22-27°/。、钴(Co) 10-16%、硅(Si) 0. 8%-l%、 锆(Zr) 0. 2%-0. 8%,其余为铁和不可避免的杂质；
优选成分重量百分比是铬(Cr) 23.1%、钴(Co ) 14.9%、 Si(硅)0.98% Zr (锆)0.71%,其余为铁和不可避免的杂质；
由于是Fe-23Cr-15Co合金中主要成分是铁(Fe),加入体心立方结构元 素硅、锆，可使铁的a相区扩大，且a相更稳定，从而达到有效的降低材料 固溶温度、改善其冷、热加工性，提高其磁性能的目的；
前述合金材料的变形加工工艺步骤如下
I、冶炼工序，采用真空感应熔炼，选择真空度>10—2帕，炼出钢锭； 其中原料选用
电解钴99. 9% (纯度)，氮含量《150PPm,氧含量《500PPm;金属铬99°/。(纯度)，氮含量《150PPm,氧含量《500PPm; 工业纯铁，氮含量《5QPPm,氧含量< 300 PPm。 原料中铬与钴的含量比值在l. 45-1. 85之间； 钢锭的化学成份应满足
碳<0. 03%、磷(P)《0.03%、硫(S)《0.03%、锰(Mn)《0. 2%、铬 (Cr): 22-27 %、钴(Co): 10-16 % 、硅(Si) 0. 8-1°/。、锆(Zr) 0. 2-0. 8%,其余为 铁和不可避免的杂质；
钢锭中的氮《120PPm;氧《8Q PPm;
要求钢锭致密，不能存在皮下气泡和组织的疏松。
因为氮能扩大合金的Y相区，明显地影响合金的临界冷却速度，从而对 磁性有不利影响。因而选择真空熔炼，且在冶炼中应严格控制氮的含量。
II 、锻造工序，将前序冶炼后的钢锭扒皮锻造，锻成预设尺寸轧带板坯 或轧盘条方坯或管坯；
锻造的入炉温度为500°C-80(TC,加温到1140°C-119(TC时，保温20-40 分钟，终锻温度为》950。C;空冷；保温时间以保证钢4t均匀热透为原则；
在钢锭锻打过程中，锻锤要先轻后重，并沿钢4t同一方向施力，否则易 裂，锻坯表面平整光洁无叠皮；
由于前序合理降低了铬、钴含量，以及有效控制锻造温度，使得加工性 能得到了明显改善；
III、 修磨工序，将前序锻造出的坯料进行表面修磨，去除该坯料表面的 叠层、樣i裂等缺陷，不将缺陷带入下序，以利于后序加工；
IV、 热轧工序，
IV-1将前序经过修磨的带板坯、盘条方坯中任意一种坯料进行加热处理； 坯料入炉温度不高于800°C,加热到1090°C-1130°C,加热时间为2-2. 5小时 保温2Q分钟；
IV-2将前序坯料按预设规格热轧成型材，该型材对应前述坯料为带板或盘条方坯，管坯(热穿孔)；
前述IV-2序中
带板坯的热轧
其终轧温度》85(TC，变形量>90%;热轧带板盘巻后急冷，水温小于30 度，成型材时热轧带板盘巻不能太紧，否则淬水时不能淬透； 所述热轧带板厚度为3, 0-3. 5mm,宽为250-350mm; 前述IV-2序中 盘条方坯的热轧
其终轧温度》85(TC,变形量>90%,经过高线热轧成型的盘条，水冷， 水温小于30度，所述盘条直径为①5. 5mm; 前述IV-2序中 管坯的热穿孔，
将II锻造工序的管坯车成①35-36mm光棒，入炉加热，入炉温度为800 。C以下，随炉升温到1060°C-IIO(TC,保温40分钟，穿孔后淬水急冷，水温 小于30度；管坯料在热加工过程中，要同时承受压缩、延伸与扭曲压缩。因 此要严格控制管坯的加热温度，最高不得高于IIO(TC，最低不得低于106(TC;
到900度以上，否则管坯容易开裂。
V、 酸洗工序
对前序热轧成型的带板或盘条或管材型材进行酸洗、修磨、截切； 酸洗工艺为
酸洗溶剂为H2S(k NaCL: H20=3: 1: 6，
酸洗温度为5 0-8 0 °C,酸洗时间为30-60分钟，该酸洗工艺不同于其他合金 的酸洗，上述工艺配比方式既可有效去除氧化皮，又可防止该材津+过腐蚀。
VI、 冷加工工序
对前序热轧成型的带板、盘条、管材型材进行冷加工，步骤是VI-1冷轧带材，各道次的变形量均控制在30-40%;冷轧带材去应力退火 采用光亮退火，光亮退火采用履带式氢保护气氛，设定温度为1030°C,带速 3米/分钟，气冷；经多道次冷轧直至成品；成品退火，采用光亮退火，设定 温度为960。C,带速3. 2米/分钟，气冷；
VI-2冷拔丝材，各道次的变形量均控制在20-30%;冷拔丝材去应力退火 釆用箱式电炉退火；入炉温度为1050。C，炉温升至1050 ± 20°C时，保温20-30 分钟，出炉迅速淬水，水温小于30度；每道次退火后均需酸洗，酸洗溶剂为 H2S(k NaCL: H20=3: 1: 6，酸洗温度为50-80°C ，酸洗时间为30-60分钟；当丝 材拔制到2毫米以下采用连续式光亮退火，设定温度为1030°C，带速3. 2米/ 分钟，气冷，经多道次拔制成品，至此，材料可拔到0. 1毫米圆丝或扁丝；
VI-3冷轧-冷拔管材，冷轧各道次的变形量均控制在30-40%;冷拔各道 次的变形量均控制在20-30%;中间道次退火采用电接触加热处理；退火温度 1060-IIO(TC，保温2-3分钟；均匀红透，迅速淬水，水温小于30度；冷轧 前需酸洗，酸洗溶剂为H2SO4: NaCL:H20=3: 1: 6,酸洗温度为50-80°C,酸洗 时间为30-60分钟；经多道次冷轧冷拔制成品；
VII磁性能处理工序，冷轧后的带材经过冲压成各规格的元件，冷拔的丝 材或管材经过截切成各规格的元件，进行磁性能处理；
Vl卜l固溶处理工序，将前述元件进行固溶处理，目的是获得单一的a相 过饱和固溶体。为后续处理做好组织上的准备。合金元素硅、锆的加入，扩 大了合金的a相区，降低了固溶处理温度。
通过Fe-23Cr-15Co和Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr两种合金的不兹性能与 不同固溶温度的关系，参见图2、 2a、 2b所示。
图2中al:表示Fe-23Cr-15Co合金低温兵斧顽力端点； a2:表示Fe-23Cr-15Co合金高温^斧顽力端点； bl:表示Fe_23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金^f氐温矫顽力端点； b2:表示Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金高温矫顽力最高端点;cl:表示Fe-23Cr-15Co合金矫顽力最大值； c2:表示Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金矫顽力最大值。 图2a中al表示Fe-23Cr-15Co合金低温剩f兹端点；
a2表示Fe-23Cr-15Co合金高温剩》兹端点；
bl表示Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金低温剩石兹端点；
b2表示Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金高温剩f兹端点；
cl表示Fe-23Cr-15Co合金剩/磁最大值；
c2表示Fe-23Cr-15Co-0. 98Si_0. 71Zr合金剩》兹最大值。 图2b中al表示Fe-23Cr-lSCo合金低温^兹能积端点；
bl表示Fe-23Cr-15Co-ISi-Zr合金高温;兹能积端点；
a2表示Fe-23Cr-15Co合金》兹能积最高端点；
b2表示Fe-23Cr_15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金石兹能积最高端点；
cl表示Fe-23Cr-15Co合金磁能积最大值；
c2表示Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金,磁能积最大值。 图3中 al表示低温下矫顽力的端点；
a2表示高温下矫顽力的端点；
bl、 b2表示较佳温度对应的矫顽力的点。 图3a中al表示低温下剩》兹的端点；
a 2表示高温下剩》兹的端点；
bl、 b2表示较佳温度对应的剩磁的点。 图3b中al表示低温下磁能积的端点；
a2表示高温下》兹能积的端点；
bl 、 b2表示一交佳温度对应的》兹能积的点。 可以看出随固溶温度的变化，铁-23铬-15钴磁性能变化较为急剧，固溶 温度必须130(TC以上进行，才能使磁性能有较高的提升；而本发明 Fe-23Cr-15Co-Si-Zr合金材料的固溶温度可在1180。C附近进行，更优化了工艺条件。从金相分析看本发明Fe-23Cr-15Co-Si-Zr在固溶处理后可以得到单 一的oc相组织，1050。C以下开始出现Y相(非^磁性相)，因此，^磁性能下降。
VI-2 -兹场处理工序，将VI-1序固溶处理后的半成制品置于等温;兹场中处 理后以8-12。C/分钟的速度冷却；可以得到较高的磁性能；
》兹场强度为2500-3000奥斯特(Oe);;兹场处理温度为65(TC-660。C;保温 时间40分钟；优选的磁场处理温度为660。C;优选的冷却速度是8。C/分钟；
参见图3所示Fe-23Cr-15Co-0. 98Si-0. 71Zr合金的磁性能和磁场处理温 度的关系，可以看出较佳的磁场处理温度650-660。C,在实验过程中发现该合 金必须控制等温磁场处理后的冷却速度。
该合金磁场处理40分钟后不同的冷却速度，在经多级回火620。C/0. 5小 时+600。CZl小时/十580。C/2小时+560。C/2小时+540。C/4小时后的磁性能不 同，经过实验表明磁场处理后必须緩慢冷却，冷却速度过快如水淬，Hc值不 到100 0e ，随着冷却速度的减緩，磁性能上升，冷却速度减緩到12。C/分钟 以后都得到较高的磁性能。 表1
冷速rc/分钟)剩磁Br (Gs)矫顽力(Oe)最大》兹能积(BH ) m
水冷10050850. 3
空冷120454803. 6
控速12135006005. 9
控速10142706806. 3
控速8145007006. 5
控速6142006606. 3
表1是在同样的磁场处理温度、同样的回火工艺条件下，磁场处理冷却
速度与磁性能的关系；
VH-3回火工序，将VI卜2序磁场处理后的半成制品进行阶梯回火，具体是 VH-3-1第一级回火，入炉温度620。C,材料均匀热透，炉温至620。C，保
温30分钟；然后降温至下一级；VU-3-2第二级回火，炉温降至60(TC后，保温60分钟，然后降温至下一级； VH-3-3第三级回火，炉温降至58(TC后，保温120分钟，然后降温至下一级； VI卜3-4第四级回火，炉温降至560。C后，保温120分钟，然后降温至下一级； Vl卜3-5第五级回火，炉温降至54(TC后，保温240分钟，然后出炉空冷； 结论
图1是Fe-23Cr-15Co的石兹化曲线；
由列表和附图均可见，本案之材料经上述磁性处理工艺后，合金材料的 磁性能得到显著提高，其磁性能指标可实现 剩磁B^13000-15000G; 4乔顽力Hc=600-700 Oe ; 最大磁能积(B. 1=5. 0-6. 5MG0e; 固溶状态机械性能为
抗拉强度a b=740 MPa 延伸率5=32% 断面收缩率(})=48%
维氏石更度HV=190
由试验得出铁-23铬-15钴-硅-锆的突出特点加适量硅、锆对a相的 转变有明显的抑制作用，使合金的热加工性大为改善；合金具有较高的磁 性能，指标可达到(B.m尸6. 5MG0e,这是现有铁铬钴合金在大生产中难以达 到的磁性能；加硅、锆元素后除改善了合金的工艺性能外，通过控制磁场处 理冷却速度，仍可得到高的磁性能。本案合金材料具有高的磁性能，通过热 处理工艺的磁场等温处理冷却速度的控制，^磁性能更佳。
权利要求
1. 一种复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金，其特征在于，其重量百分比成分为铬(Cr)22-27％、钴(Co)10-16％、硅(Si)0.8％-1％、锆(Zr)0.2％-0.8％，其余为铁和不可避免的杂质。
2. 如权利要求1所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金，其特征在于， 其重量百分比是铬(Cr) 23.1%、钴(Co) 14.9%、 Si (硅)0.98% Zr (锆) 0.71%,其余为铁和不可避免的杂质。
3. —种复合硅、锆元素的铁4各钴永磁合金的变形加工工艺，其特征在于， 具有如下工序I、 冶炼工序，炼出钢锭，且钢锭致密，不存在皮下气泡和组织疏松； 钢锭的化学成份为碳(C ) < 0. 03 % 、磷(P )《0. 03 % 、硫(S )《0. 03 % 、 锰(Mn)《0. 2 % 、铬(Cr) : 22-27 % 、钴(Co): 10-16 % 、硅(Si) 0. 8-1%、锆 (Zr)O. 2-0. 8%，其余为铁和不可避免的杂质；II、 锻造工序，将前序冶炼后的钢锭扒皮锻造，锻成预设尺寸的、表面 平整光洁无叠皮的坯料；锻造的入炉温度为500°C-800°C;加温到1140。C-119(TC时，保温20-40分钟直至钢《定均匀热透； 终锻温度为》95(TC;空冷；III、 热轧工序，将表面质量符合工艺要求的坯料进行加热处理，加热时 间控制为2-2. 5小时；坯料随炉升温，入炉温度不高于80(TC，加热到109(TC-113(TC，保温为 20分钟后按预设规格热轧成型；IV、 酸洗工序，对前序热轧成型品进行酸洗、修磨、截切； 酸洗溶剂为硫酸(H2SO4):氯化钠(NaCL ):水(H20 ) =3: 1: 6， 酸洗温度为50-80。C,酸洗时间为30-60分钟；V、 冷加工工序，将对前序酸洗处理后的热轧成型品进行冷加工；VI、磁性能处理工序，将冷加工后的成型品制成预设规格的元件进行磁性能处理；VI-1固溶处理工序，将前序符合规格的元件进行固溶处理获得单一的a 相过々包和固溶体；VI-2磁场处理工序，将前序固溶处理后的元件置于等温磁场中处理，磁 场强度为2500-3000奥斯特(0e);;兹场处理温度为650-66(TC;;兹场处理时 间40分钟；将等温》兹场处理后的元件以8-12。C/分钟速度冷却到室温；VI-3回火工序，将前序磁场处理后的元件进行阶梯回火，具体是分级 回火，各级回火炉温逐级递减预设温度，且各级回火保温时间逐级递增预设 时间，最后出炉空冷。
4. 如权利要求3所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工 艺，其特征在于，所述冶炼工序，原料中铬比钴的含量比值为1.45-1.85。
5. 如权利要求3或4所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加 工工艺，其特征在于，所述锻造工序中在钢锭锻打过程中，锻锤要先轻后重， 并沿钢锭同一方向施力；在热轧工序前具有修磨工序，将经锻造工序锻造出 的坯料进行去除坯料表面缺陷的修磨。
6. 如权利要求5所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永》兹合金的变形加工工 艺，其特征在于，所述热轧工序中所述热轧成型品为带板，其中带板坯的热轧，其终轧温度》85(TC，变形量>90%;热轧带板盘巻 后淬水急冷，水温小于30度； 或热轧成型品为盘条，其中盘条方坯的热轧，将经过高线热轧成型的盘条水冷，水温小于30度； 或热穿孔成型品为管坯，其中管坯的热穿孔，将前序锻成的管坯料车成预设尺寸的光棒，入炉加 热，入炉温度为80(TC以下，随炉升温到106CTC-IIO(TC,保温40分钟，进 行管坯穿孔，穿孔后淬水急冷，水温小于30度。
7. 如权利要求6所述复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其特征在于，所述酸洗工序中酸洗温度为50-80°C,酸洗时间为30-60分钟。
8. 如权利要求7所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工 艺，其特征在于，所述冷加工工序中对前序经过酸洗的热轧成型品为带板的 冷加工步骤是冷轧带材，各道次的变形量均控制在30-40%;冷轧过程中的去应力采用 光亮退火，光亮退火采用履带式氢保护气氛，设定温度为103(TC,带速3米/ 分钟，气冷；经多道次冷轧直至成品；成品退火，采用光亮退火，设定温度 为96(TC,带速3. 2米/分钟，气冷；或对前序经过酸洗的热轧成型品为盘条的冷加工步骤是 冷拔丝材，各道次的变形量均控制在20-30%;冷拔过程中的去应力退火 采用箱式电炉退火；入炉温度为1050°C,炉温升至1050 ± 20°C时，保温20-30 分钟，出炉迅速淬水，水温小于30度；每道次退火后均需酸洗，酸洗温度为 50-80°C,酸洗时间为30-60分钟；当丝材拔制到2毫米以下采用连续式光亮 退火，设定温度为1030。C,带速3. 2米/分钟，气冷，经多道次拔制成品； 或对前序经过酸洗的热轧成型品为管材的冷加工步骤是 冷轧-冷拔管材，冷轧各道次的变形量均控制在30-40%;冷拔各道次的变 形量均控制在20-30%;过程中的去应力退火采用电接触加热处理；退火温度 1060-IIO(TC,保温2-3分钟；均匀红透，迅速淬水，水温小于30度；冷轧 前需酸洗，酸洗温度为50-8(TC,酸洗时间为30-60分钟；经多道次冷轧冷拔制成 口口o
9. 如权利要求8所述的复合珪、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工 艺，其特征在于，所述磁性能处理工序之固溶处理工序，其中，炉温升至1180 土10。C时，元件入炉，至元件均匀红透后，保温时间15-20分钟，出炉迅速 淬水，水温小于30度。
10. 如权利要求9所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工工艺，其特征在于，所述磁性能处理工序之磁场处理工序，其中，磁场处理温度为660°C。
11. 如权利要求10所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工 工艺，其特征在于，所述磁性能处理工序之回火工序，具体是第一级回火，入炉温度62(TC,元件随炉升温至62(TC，均匀热透后，保 温30分钟后降温至下一级回火；第二级回火，炉温降至600。C后；保温60分钟后降温至下一级回火； 第三级回火，炉温降至58(TC后，保温120分钟后降温至下一级回火； 第四级回火，炉温降至56(TC后，保温120分钟后降温至下一级回火； 第五级回火，炉温降至540。C后，保温240分钟，出炉空冷。
12. 如权利要求6-11之一所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变 形加工工艺，其特征在于，所述冶炼工序，采用真空感应熔炼，选择真空度 >10—2帕，原料中电解钴99. 9%，氮含量《150PPm,氧含量《500PPm;金属铬 99%,氮含量《150PPm，氧含量《500PPm;工业纯铁，氮含量《50PPm,氧含 量《300 PPm。
13. 如权利要求12所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工 工艺，其特征在于，所述》兹性能处理工序中；兹场处理工序，其中，等温;兹场 处理后的元件以8。C/分钟速度冷却到室温。
14. 如权利要求13所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工 工艺，其特征在于，所述热轧工序之带板坯的热轧，其中，热轧带板厚度为 3.0-3. 5mm,宽为250-350mm，热轧带板盘巻的松紧度符合热轧带板盘巻淬水 时能淬透的松紧度；或所述热轧工序之盘条坯的热轧，所述盘条直径为① 5. 5mm;或所述热轧工序之管坯的热穿孔，所述管坯车成①35-36mm光纟奉；管 坯穿孔时，管坯温度不得低于900度。
15. 如权利要求14所述的复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金的变形加工 工艺，其特征在于，所述的酸洗溶剂为H2S(k NaCL: H20=3: 1: 6。
全文摘要
一种复合硅、锆元素的铁铬钴永磁合金及其变形加工工艺，属于铁铬钴永磁合金材料领域，特别涉及降低钴含量、改善加工性能的铁铬钴合金及其变形加工方法。其重量百分比成分为铬(Cr)22-27％、钴(Co)10-16％、硅(Si)0.8％-1％、锆(Zr)0.2％-0.8％，其余为铁和不可避免的杂质；该合金的变形加工工艺，包括冶炼工序、锻造工序、热轧工序、酸洗工序、冷加工工序、磁性能处理工序。本发明可有效降低钴含量，降低材料成本；提高合金材料的磁性能和机械加工性能；本发明提供的加工工艺各序的合理设置可使合金进一步获得更高的磁性能，为高磁性能铁铬钴永磁合金材料的变形加工提供了更好的方法。
文档编号B23P17/00GK101285155SQ20081005329
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者于庆莲, 李文芳 申请人:天津冶金集团天材科技发展有限公司