杂质对电工纯铁的影响及DT4C电磁纯铁的退火热处理方法

杂质对电工纯铁的影响及DT4C电磁纯铁的退火热处理方法

电工纯铁的磁性能与纯度密切相关，纯度越高，软磁性能越好。杂质对电工纯铁的影响主要体现在碳、氧、硅、锰等元素上，这些元素会降低铁的饱和磁感应强度。为了提高电工用铁的纯度，一方面需要在冶炼时采用强烈的脱氧剂，另一方面则需要在固态下进行高温净化处理。本文将详细介绍杂质对电工纯铁的影响以及DT4C电磁纯铁的退火热处理方法。

杂质对电工纯铁的影响

耀强纯铁的磁性能与纯度有关。纯度越高，则软磁性能越好。影响最大的有害杂质是碳。它使磁导率下降，矫顽力提高，铁损增大，磁化困难（见图9)。

碳、氧、硅、锰等降低铁的饱和磁感应强度（见图10）。

溶解在纯铁的α相中时，间隙固溶杂质（如碳、氮、氧）的有害作用比置换固溶杂质（如硅、锰等）大。另外，碳、氮、氧还常以碳化物、氮化物、氧化物夹杂的形式出现在纯铁中。这时杂质对磁性能的影响，不仅与杂质的性质和数量有关，而且还与其颗粒大小、形状及分布有联系。杂质性质和基体差别越大，数量越多，颗粒越小，弥散度越大，呈针状或片状均匀分布时，对纯铁磁性能的破坏作用越大。尤其当杂质颗粒大小与畴壁厚度相当时，由于能阻碍畴壁的移动，使铁的磁化困难，而更降低其软磁性能。

耀强纯铁的热处理方法

2.1.1 人工时效

耀强电工用纯铁在常温或150℃以下长期使用，特别是当温度较高时，超过溶解度的碳从α相中析出，形成细小弥散的弱磁性相Fe,C,使硬度提高，致使磁导率明显下降（30%~50%),铁损增大，矫顽力可能增大若干倍，这种现象叫做磁时效。氮和氧也能引起磁时效。为了避免发生磁时效，电工用纯铁在退火后，可以在130℃保温50h后空冷，或在100℃保温100h后炉冷，进行一次人工时效处理，使组织和性能稳定化。

2.1.2 高温净化退火

耀强纯铁为了提高电工用铁的纯度，一方面冶炼时采用强烈的脱氧剂（如用Al或Si脱氧）真空去氧，以及真空重熔等先进工艺；另一方面就是在固态下在氢气中进行高温净化处理。在1200~1500℃的高温下长时间保温时，溶解在金属内部的碳、氮、氧、硫等杂质原子扩散到表面而被清除，它们的夹杂物（Fe3C，Fe4N，FeO和FeS）也可被还原而减少。一些不与氢起作用的少数杂质（如硅、锰、铜、铝）则保留在固溶体内，坏作用不大。

耀强纯铁采用高温真空退火处理，同样可得到净化效果。电工用纯铁经净化退火以后，由于杂质含量降低和晶粒粗化，软磁性能大大提高，最大磁导率可提高一个数量级。例如，纯铁在氢气中于1480℃保温18h后，缓慢冷却到880℃,再保温12h后缓慢冷至室温时，得到的磁导率μ≈25×10E-3H/m；μm≈=300×10E-3H/m。

2.1.3 去应力退火

冷加工造成纯铁内部多种晶体缺陷（位错、层错等），并引起内应力，增加磁畴壁运动的难度，使He增大，μm值降低（见图11)。

为了消除这些不良影响，耀强纯铁可以进行去应力退火或再结晶退火。退火温度对磁性能的影响如图12所示。

退火温度高，晶粒粗大，于磁性能有利，所以去应力退火一般采用不发生α-γ相变的最高温度，避免冷却时发生相变使晶粒细化。因此，纯铁消除冷加工应力通常采用的再结晶退火工艺制度是：在600℃以下装炉，随炉升温至800℃,再慢速加热到830~890℃,保温4h,然后以不大于50℃/h的冷速冷至700℃,最后随炉冷500℃以下出炉。耀强纯铁整个退火在氢气或真空中进行。退火工艺曲线如图13所示。