[发明专利]一种合金钢等温磁致硬化的方法

说明书

本发明涉及一种合金钢等温磁致硬化的方法，包括如下步骤：⑴被处理材料准备，合金钢原料在真空感应熔炼炉和真空自耗电弧炉冶炼后制成钢锭，高温锻压成圆棒，将圆棒加热至1323K，保温0.5h后冷却至室温；⑵室温显微硬度测试，载荷为1.862N（0.2kgf）；⑶降温至240K～280K，对合金钢施加外磁场，恒温下磁场强度从0Oe增加至60000Oe～160000Oe，再降为0Oe，磁场的变场速率为150～200Oe/s；⑷升温至室温，测定处理后的合金钢的室温显微硬度。合金钢为0.22C‑18.8Co‑13.5Cr‑6.2Mo合金钢。本发明将合金钢材奥氏体化后在气体介质中冷却到室温300K以下，通过改变施加的最大磁场强度，实现马氏体体积分数和合金钢的硬度调控，合金钢产生显著的硬化效果。

技术领域

本发属于金属改性处理技术领域，涉及一种合金钢的改性技术，具体涉及一种合金钢等温磁致硬化的方法。

背景技术

钢的传统淬火是将钢加热至Ac₃（亚共析钢）或Ac₁（过共析钢）以上并保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后快冷（大于临界冷却速度）至马氏体转变起始温度产生马氏体转变，从而提高钢的硬度，改善其力学性能。高合金钢淬透性高，传统淬火介质一般为油。众所周知，钢件淬火过程中，在热应力和组织应力的联合作用下变形量较大，容易造成尺寸不合格、严重时甚至开裂等缺陷而报废，合格率降低，造成经济损失。另外油淬会产生油烟、固体粉尘、CO、CO₂、H₂S和油蒸气等有害气体对大气环境和工作环境造成污染，危险系数增加，存在不安全隐患，同时影响工人的身体健康。

附加磁场可以轻微促进某些钢材在传统快冷淬火时奥氏体向马氏体的转变，而实际上对这些钢材硬度的影响很小，难以具备工程使用价值，通常忽略不计。在等温条件下通过单独对钢材施加磁场，激发大量马氏体相变并明显增加钢材的硬度方面，尚未见报道。一方面是由于过去技术上的原因，不能够提供足够激发相变的高强磁场，另一方面，是没有生产出或发现成分适宜的具有等温磁致硬化效应特征的合金钢。

发明内容

本发明的目的是提供一种合金钢等温磁致硬化的方法，通过对合金钢低温磁场处理，促使合金钢由奥氏体相向马氏相体转变，产生磁致硬化效应，改善合金钢的力学性能，优化合金钢处理工艺。

本发明的技术方案是：合金钢等温磁致硬化的方法，包括如下步骤：

⑴被处理材料准备，合金钢原料在真空感应熔炼炉和真空自耗电弧炉冶炼后制成的钢锭，高温锻压成圆棒，将圆棒加热至1323K，保温0.5h后气体介质中冷却至室温；切割成规格为10mm×15mm×2mm的对比样品用于X-射线衍射相定量对比分析马氏体含量；

⑵室温下显微硬度测试，载荷为1.862N（0.2kgf）；

⑶降温至240K～280K，对合金钢施加外磁场，恒温下磁场强度从0Oe增加至60000Oe～160000Oe，再降为0Oe；磁场的变场速率为150～200Oe/s；

⑷升温至室温，测定处理后的合金钢的室温显微硬度。

合金钢为0.22C-18.8Co-13.5Cr-6.2Mo合金钢，其它组分合金钢进行合金钢等温磁致硬化也属于本发明的保护范围。原料合金钢的冷却为气冷，冷却介质为空气、氮气或氩气。