Fe25Cr12Co1Si合金性能优化和组织结构研究.pdf

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘 要本文通过大量工艺试验及磁性能测试系统研究了固溶处理温度、磁场热 处理及回火工艺对 F e - 2 5 C r - 1 2 C o - 1 S i 合金磁性能的影响规律利用金相显 微镜和 T E M研究了不同 热处理状态下合金显微组织的变化规律，并通过穆 斯堡尔谱分析了合金在磁场处理态和不同回火阶段的两相组成的变化试验结果表明，F e - 2 5 C r - 1 2 C o - 1 S i 合金在 1 0 5 01 1 0 0 0 C固溶处理时，获 得的磁性能较好;在 8 k O e 的外磁场强度，于6 4 7 0 C进行6 0 m i n的磁场热处 理，获得的最终磁性能最高;合金在 6 3 05 1 0 0 C之间分别以温度间隔为 1 0 0 C , 2 0 0 C和3 0 0 C进行分级回火时， 磁性能变化规律基本一致 温度间隔 为1 0 0 C时，合金的 磁性能较高综合以上试验结果，F e - 2 5 C r - 1 2 C o - 1 S i合金最佳热处理工艺为:在 1 0 5 0 0 C进行 6 0 m i n固溶处理，冰盐水淬火，然后在 8 k O e的外磁场中，于 6 4 7 0 C进行 6 0 m i n磁场热处理，最后在 6 3 05 1 0 0 C之间以温度间隔为 1 0 0 C 进行分级回火。

合金在此热处理工艺下获得的磁性能为:B , =1 . 3 5 T , H , = 6 2 6 0 e , ( B 卿二 =4 . 6 1 MG O e o显微组织观察表明，在无外磁场条件下，合金的调幅组织是各向同性 的;而施加外磁场后，调幅组织为各向异性，a l 相粒子趋向于平行外磁场 方向生长，而在垂直于外磁场方向生长受到抑制，使a l 相成为具有一定长 径比的棒状粒子随外磁场强度的增高，a ; 相粒子沿外磁场方向直线排布 趋势增强a l 相粒子的直径随磁场处理温度的升高和保温时间的延长，均 会增大在回火过程中，a , 相粒子的直径进一步增大，体积分数增加，但 长径比减小M S s s b a u e r 谱分析表明，在回火过程中，由于调幅组织的两相成分变化 导致了穆斯堡尔谱谱线的变化，并在回火的后期 ( 5 5 05 1 0 0 C )出现顺磁 峰随着回火时间的延长，超精细场分布 P ( H ) 的峰值逐渐向高场方向移 动，平均超精细场强度 逐渐升高.分析表明在回火过程中，合金磁性 能的变化主要是由a , 和a 2 两相成分变化所引起关键词F e - C r - C o 合金;热处理工艺:磁性能;显微组织; MS s s b a u e r 谱哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Ab s t r a c tT h e e f f e c t s o f s o l u t i o n t e m p e r a t u r e , t h e r m o m a g n e t i c t r e a t m e n t a n d s t e p a g i n g p r o c e s s o n m a g n e t i c p r o p e rt i e s o f F e - 2 5 C r - 1 2 C o - 1 S i a l l o y w e r e s y s t e m a t i c l y s t u d i e d t h r o u g h a l a r g e n u m b e r o f t e c h n o l o g i c a l e x p e r i m e n t s a n d t h e m a g n e t i c p r o p e r t y m e a s u r e m e n t s . T h e m i c r o s t r u c t u r e c h a n g e o f t h e a l l o y i n d i f f e r e n t h e a t - t r e a t m e n t s t a t e s w e r e s t u d i e d b y o p t i c a l m i c r o s c o p y a n d T E M. T h e c o m p o n e n t s o f a , a n d a 2 p h a s e s i n t h e t h e r m o m a g n e t i c t r e a t m e n t s t a t e a n d t h e d i f f e r e n t s t e p a g i n g s t a g e s w e r e a n a l y z e d b y MS s s b a u e r s p e c t r o m e t r y .R e s u l t s s h o w t h a t w h e n s o l u t i o n t r e a e d a t 1 0 5 01 1 0 0 0 C ,t h e F e - 2 5 C r - 1 2 C o - 1 S i a l l o y s h o w s g o o d m a g n e t i c p r o p e rt i e s . T h e m a g n e t i c p r o p e rt i e s a r e t h e b e s t w h e n t h e a l l o y w a s t h e r m o m a g n e t i c l y t r e a t e d a t 6 4 7 0 C f o r 6 0 m i n i n t h e e x t e r n a l m a g n e t i c f i e l d o f 8 k O e . Wh e n t h e a l l o y w a s s t e p a g e d w i t h t e m p e r a t u r e i n t e r v a l s o f 1 0 0 C , 2 0 0 C a n d 3 0 0 C fr o m 6 3 0 0 C t o 5 1 0 0 C , r e s p e c t i v e l y , t h e v a r i a t i o n r u l e s o f t h e m a g n e t i c p r o p e r t i e s a r e t h e s a m e . T h e m a g n e t i c p r o p e r t i e s a r e h i g h e r w h e n t h e a l l o y i s s t e p a g e d w i t h a t e m p e r a t u r e i n t e r v a l o f 1 0 0 CT h e o p t i m a l h e a t - t r e a t m e n t p r o c e s s o f F e - 2 5 C r - 1 2 C o - 1 S i a l l o y i s t h a t t h e a l l o y i s s o l u t i o n t r e a t e d a t 1 0 5 0 0 C f o r 6 0 m i n , f o l l o w e d b y t h e i c e d b r i n e q u e n c h i n g , t h e n t h e r m o m a g n e t i c l y t r e a t e d a t 6 4 7 0 C f o r 6 0 m i n i n t h e e x t e rn a l m a g n e t i c f i e l d o f 8 k O e , a n d a t l a s t s t e p a g e d w i t h a t e m p e r a t u r e i n t e r v a l o f 1 0 0 C f r o m 6 3 0 0 C t o 5 1 0 0 C . A f t e r t h i s t r e a t m e n t t h e m a g n e t i c p r o p e r t i e s o f t h e F e - 2 5 C r - 1 2 C o - 1 S i a l l o y a r e B , =1 .3 5 T , H , =6 2 6 0 e a n d ( B H ) .=4 .6 1 MG O e .Mi c r o s t r u c t u r e o b s e r v a t i o n s h o w s t h a t t h e s p i n o d a l d e c o m p o s i t i o n m i c r o s t r u c t u r e i s i s o t r o p i c w h e n t h e a l l o y w a s t r e a t e d w i t h o u t t h e e x t e r n a l m a g n e t i c f i e l d , b u t i s a n i s o t r o p i c w i t h a p p l y i n g t h e e x t e rna l m a g n e t i c f i e l d . T h e g r o w t h o f a , p h a s e p a r t i c l e s t e n d s t o a l o n g t h e d i r e c t i o n o f t h e e x t e rna l m a g n e t i c f i e l d , b u t t h e g r o w t h t h a t p e r p e n d i c u l a r t o t h e d i r e c t i o n o f t h e e x t e rna l m a g n e t i c f i e l d i s r e s t r a i n e d . T h i s l e a d s t o r o d s h a p e a , p h a s e p a r t i c l e s w i t h c e r t a i n a s p e c t r a t i o . T h e h i g h e r t h e e x t e r n a l m a g n e t i c f i e l d i n t e n s i t y w a s a p p l i e d , t h e l a r g e r t h e t e n d e n c y t h a t a , p h a s e p a rt i c l e s a l o n g t h e d i r e c t i o n o f t h e e x t e rna l m a g n e t i c fi e l d T h e d i a m e t e r o f a , p h a s e p a r t i c l e s b e c o m e s l a r g e r w i t h i n c r e a s i n g t h e t e m p e r a t u r e a n d t h e t i m e w h e n t h e a l l o y w a s t h e r mo m a g n e t i c l y t r e a t e d . D u r i n g哈尔滨工。