专利名称：耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料，特别设计一种耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料及其制备方法。
背景技术：
磁性材料根据矫顽力的不同,可以分为永磁材料、磁记录介质、半硬磁材料、磁记忆材料及软磁材料。软磁合金是磁性材料家族中不可或缺的一个种类，在磁性材料领域内扮演者极其重要的作用，是电力、电子及其它工业领域中得到了广泛应用。随着现代科学技术的不断发展和飞跃式迈进，新型仪器设备的不断出现，对一些电磁部件不仅要求其具有优异的磁性能，还要求具有较好的耐腐蚀性能。Fe-Cr系软磁合金是上世纪六十年代发展起来的新型耐腐蚀软磁材料，是在铁素体型不锈钢基础上为改善软磁特性而发展起来的，适用于腐蚀环境下的磁性元件如电磁阀等。 铁素体不锈钢具有体心立方晶体结构，在使用状态下为单一铁素体组织的不锈钢。它具有良好的软磁特性，不能用淬火方法使之硬化，含碳量大多数低于0.12%。铁素体不锈钢除具有不锈性和耐腐蚀等一般性能外，还具有优良的耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等局部腐蚀性能。Cr是使铁素体不锈钢具有铁素体组织并获得耐腐蚀性能的重要组成元素，在铁素体不锈钢中，随着钢中铬含量的增加，促进了 a '相和O相的形成和沉淀，并使钢中的铁素体晶粒更加粗大，脆化倾向增加，韧性降低，因此，铁素体不锈钢一般可分为低铬型和高铬型。低铬(12% 18%)型只有在碳含量极低的情况下才属于铁素体不锈钢，此类不锈钢具有好的加工性能，但是其耐腐蚀性能没有高铬铁素体不锈钢。高铬型的铁素体不锈钢的Cr含量一般在25% 30%，均为铁素体组织，在铁素体不锈钢中其耐腐蚀性和抗氧化性是最好的一类，但是其加工性能不如低铬型不锈钢。这类不锈钢在国内发展比较薄弱，目前几乎没用成熟的商业牌号，尤其是作为软磁合金，研究和应用的报道更为少见。而作为一种先进的耐蚀软磁合金，国外的商业牌号和研究应用也未见公开报道。
发明内容
本发明的目的是为解决现有耐蚀软磁合金材料的耐腐蚀性与磁性能不能很好的兼顾的问题，提供一种耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料及其制备方法。所述材料与现有的耐蚀软磁合金相比具有耐腐蚀性能好、饱和磁感应强度高、成本低，以及易加工等优点，适用于对耐腐蚀性能和磁性能提出较高要求的海洋工程、电力行业、污水处理工程等行业。本发明的技术方案是
耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料，该材料中各组分的重量百分含量为
Cr 为 23 30% ；
C 0. 05 0. 005%、Si 0. 7 0. 05%、Mn 0. 7 0. 05%、Ni 0.1 0. 01%、Cu 0.1 0. 01%、Nb 0.1 0. 01%、V 0.1 0. 01%、B 0. 005 0. 001% ；余量为Fe。耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料的制备方法，有以下步骤
I)熔炼
合金坯料采用真空感应熔炼，选用镁砂坩埚，Fe、Cr作为大料直接放入坩埚，C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B作为小料放入感应炉加料斗。精炼过程中先后加入上述小料，按上述的材料配比取其各组份，真空熔炼，第一次精炼的温度为1600 1650°C，真空度10 5Pa，时间3 20kg/min ;第二次精炼的温度为155(Tl600°C，真空度5 IPa，时间为5 20kg/min ；熔炼时，分两次加料，Fe、Cr装入坩埚，在第一次精炼前以底料加入；C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B在第一次精炼结束，第二次精练间开始前加入 ，每次加料后均须充分搅拌，待钢液全部熔化后，在153(T157(TC温度下，慢速浇注成圆形铸锭，制得电渣重熔的自熔电极棒；其中电极棒的直径由铸模决定。2)电渣重熔
将步骤I制得的电渣重熔的自熔电极棒清理，制得电渣重熔的自熔电极，将电渣重熔的渣料加热至熔融状态，倒入结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将电渣重熔的自熔电极缓慢下降并插入到熔融的渣料中，通电起弧后，调整重熔电压40 60V，电流3000 7000A,自熔电极棒受电阻热作用缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层并与渣料发生复杂的高温物理化学反应，杂质元素减少，在结晶器和底板下面冷却水的冷却作用下，提纯的钢液迅速凝固，在结晶器的底部重新结晶，得到成分均匀纯净，组织均匀致密、表面光洁的电渣锭；
3)锻造
步骤2)所得电渣锭在900 1150±5°C的温度下加热保温I 3小时，锻造成圆形棒
坯；
4)热处理
将步骤3)所得圆形棒坯在1000°C 1150±5°C的温度下真空退火处理，时间为2 4小时，然后以100 150°C /h的速度冷却，得到耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料。步骤I)所述的搅拌是采用机械和电磁搅拌。步骤2)所述的电渣锭的直径由结晶器决定，常用为160mm 280mm。步骤2)所述的电渣重熔的渣料配比按重量份为=CaF2 55份、CaO 25份、Al2O3 12份、MgO :8 份。本发明所述耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料，通过对合金化学成分的精心设计、有益微量元素的匹配优化及有害微痕量元素的严格控制，确保了合金力学性能、磁性能和耐腐蚀性能达到优化平衡，并使其加工性能得到了保障。本发明所述材料在高铬的情况下严格控制碳含量的范围，适量添加S1、Mn及其它有益微量元素，以改善合金热冷加工性能与综合性能。经检测
本发明所述材料的室温力学性能如表I所示
表I室温耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料温力学性能
试样 |Rm，MPa IRpn a, MPa IHB —
棒材 |> 325 285K 240
本发明所述材料的磁性能，直流磁性能Hc ( 130A/m, Bs ^1. 0T,因此本发明所述材料是一种耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金。本发明所述材料腐蚀性能如表2、3所示 表2局部腐蚀
权利要求
1.一种耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料，其特征在于，该材料中各组分的重量百分含量为Cr 为 23 30% ；C O. 05 O. 005%、Si O. 7 O. 05%、Mn O. 7 O. 05%、Ni O.1 O. 01%、Cu O.1 O. 01%、Nb O.1 O. 01%、V O.1 O. 01%、B O. 005 O. 001% ； 余量为Fe。
2.耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料的制备方法，其特征在于，有以下步骤 1)熔炼 按权利要求1所述的材料配比取其各组份，真空熔炼，第一次精炼的温度为1600 1650°C，真空度10 5Pa，时间3 20kg/min ;第二次精炼的温度为155(Tl600°C，真空度5 IPa，时间为5 20kg/min ;熔炼时，分两次加料，Fe、Cr装入坩埚，在第一次精炼前以底料加入；C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B在第一次精炼结束，第二次精练间开始前加入，每次加料后均须充分搅拌，待钢液全部熔化后，在153(T157(TC温度下，慢速浇注成圆形铸锭，制得电渣重熔的自熔电极棒； 2)电渣重熔 将步骤I制得的电渣重熔的自熔电极棒清理，制得电渣重熔的自熔电极，将电渣重熔的渣料加热至熔融状态，倒入结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将电渣重熔的自熔电极缓慢下降并插入到熔融的渣料中，通电起弧后，调整重熔电压40 60V，电流3000 7000A,自熔电极缓慢熔化，熔化后的自熔电极液滴穿过熔融的渣料层迅速凝固，在结晶器的底部重新结晶，得到电渣锭； 3)锻造 步骤2)所得电渣锭在900 1150±5°C的温度下加热保温I 3小时，锻造成圆形棒坯； 4)热处理 将步骤3)所得圆形棒坯在1000°C 1150±5°C的温度下真空退火处理，时间为2 4小时，然后以100 150°C /h的速度冷却，得到耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤2)所述的电渣重熔的渣料配比按重量份为=CaF2 :55 份、CaO 25 份、Al2O3 :12 份、MgO :8 份。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤2)所述的电渣锭的直径为160mm 280mmo
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤I)所述的搅拌是采用机械和电磁搅拌。
全文摘要
本发明涉及一种耐腐蚀高饱和磁感应强度软磁合金材料，该材料中各组分的重量百分含量为Cr为23～30%；C为0.05～0.005%、Si为0.7～0.05%、Mn为0.7～0.05%、Ni为0.1～0.01%、Cu为0.1～0.01%、Nb为0.1～0.01%、V为0.1～0.01%、B为0.005～0.001%；余量为Fe。取上述各组分，采用真空感应熔炼，经二次精炼，得到电渣重熔的自熔电极，经电渣重熔得到电渣锭再经锻造、热处理得到本发明所述材料。该材料具有耐腐蚀性能好、饱和磁感应强度高、成本低，以及易加工等优点，适用于对耐腐蚀性能和磁性能提出较高要求的海洋工程、电力行业、污水处理工程等行业。
文档编号C22C38/54GK103021615SQ201210561450
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者贺文海, 陈登华, 刘海定, 王东哲, 李济林, 吴畏, 魏捍东, 万红, 罗维凡, 祁宏 申请人:重庆材料研究院