Способ контроля состава отливки магнитов системы марганец- алюминий-углерод

 

Сущность изобретения: способ заключается в том, что литой образец магнита из сплава системы марганец-алюминий-углерод гомогенизируют, обрабатывают на ферромагнитную фазу, определяют намагниченность (В_s1), после чего образец отжигают при температуре 650-750^oС в течение 50-70 мин и опять определяют намагниченность сплава (B_sr). Определяют соотношение величин и по нему судят о стабильности химического состава по условию . Если же это условие не выдержано, то это свидетельствует об изменении состава магнита. 1 табл.

Изобретение относится к области металловедения магнитотвердых материалов и может быть использовано на предприятиях машиностроения, приборостроения, электротехнической и электронной промышленности, при изготовлении постоянных магнитов из сплава Мn-Al-C.

Сплавы Mn-Al-C являются прецизионными, их свойства в значительной степени зависят от количества ферромагнитной фазы, которая в свою очередь определяется соотношением компонентов.

Известен ряд способов определения состава компонентов отливок из сплава Mn-Al-C в процессе получения. Так, например, существует способ, заключающийся в том, что после литья и обработки на ферромагнитную фазу из образцов из сплава изготавливаются микрошлифы, на которых определяются содержание ферромагнитной фазы 1. Однако данный способ имеет следующие недостатки: 1. Невозможно контролировать содержание углерода. 2. Трудности проведения металлографического анализа.

Наиболее близким техническим решением является способ 2 определения состава компонентов отливок из сплава системы Mn-Al-C по химическому составу. Отлитый образец подвергается гомогенизации и обработке на ферромагнитную фазу, после чего из образца готовят порошок со средним размером частицы 0,01 мм и подвергают химическому анализу по известной методике. Время, необходимое для проведения химического анализа, составляет порядка трех суток.

По количественному составу образца судят о качестве полученной отливки. Если соотношение компонентов в сплаве изменилось из-за нарушений технологического процесса литья или из-за каких-то других факторов, то дальнейшую обработку сплава производить бессмысленно, т.к. магниты с заданными свойствами не будут получены. Наличие избытка любого из компонентов снижает количество и устойчивость магнитной фазы.

О стабильности состава компонентов магнитов свидетельствует процентное содержание τ фазы.

Основным недостатком данного способа является трудоемкость приготовления порошка и длительность химического анализа, что существенно сказывается на технологичности и стоимости изделий из данных сплавов.

Целью настоящего изобретения является сокращение временных затрат.

Указанная цель достигается тем, что литой образец из сплава системы Mn-Al-C гомогенизируют, обрабатывают на ферромагнитную фазу, определяют намагниченность (B_s1) на гистерезисографе, затем дополнительно отжигают при температуре 650.750^oС в течение 50-70 мин, после чего повторно определяются намагниченность (B_s2) сплава, определяют соотношение величин B_s1/B_s2 и если B_s1/B_s2 > 0,8.1, то стабильность химического состава достаточна для получения отливки с заданными магнитными свойствами.

Измерение намагниченности проводится на гистерезисографе УИФИ400/5-003, по методике разработчика этой установки.

Существенными отличительными признаками способа контроля состава отливки являются: дополнительный обжиг образца отливки после обработки на ферромагнитную фазу; использование соотношения B_s2/B_s1 в качестве характеристики показателя стабильности состава компонентов, где (В_s1 намагниченность отливки после обработки на ферромагнитную фазу, B_s2 намагниченность отливки после длительного отжига); величина B_s2/B_s1, которая достаточна для получения магнита с заданными свойствами.

Результаты исследований показали, что количество магнитной фазы в сплавах Mn-Al-C коррелирует с намагниченностью. Проведенные исследования позволяют утверждать, что в случае, если количество магнитной фазы при отжиге при температуре (650-750^oC) резко не изменяется в течение 50-60 мин. то после пластической деформации в том же температурном интервале сплавы имеют высокие магнитные свойства. Следовательно, контроль качества сплавов можно производить, используя метод повторного измерения намагниченности с промежуточным отжигом.

Из анализа результатов измерений В (см. таблицу) видно, что чем больше отношение B_s1/B_s2 приближается к 1, тем выше магнитная энергия сплава после деформации. При значениях B_s1/B_s2 <0,8 значение (ВН)_мах сильно снижается и магниты имеют низкие свойства. Так, например, при B_s1/B_s2 0,7 (сплав 2) (ВН) _мах 16 кДж/м³.

Снижение температуры отжига ниже 650^oС не дает эффекта, т.к. для выявления термостабильности t фазы нужны более высокие температуры. Оптимальная температура при этом 650 ^oC 750^oС. Повышение температуры отжига приводит к катастрофически быстрому распаду t фазы, т.к. выше 780^oС она существовать не может.

Оптимальное время отжига 50-70 мин.

Пример. Сплав Mn-Al-C после приготовления шихты состава Мn; 29,5-Al, 0,6%-С, отливались в вакуумной индукционной печи УППФ-3 в количестве 4 плавок.

Химический состав по результатам анализа приведен в табл. 1. Длительность химического анализа составила 3 суток.

Из каждой плавки нарезались образцы, которые после гомогенизации при 1100^oС в течение двух часов обрабатывались на t фазу путем закалки с температуры 1100^oС с последующим отпуском при 550^oС в течение 30 мин. Образцы диаметром 12·10 мм помещали в магнитное поле напряженностью 1440 кА/м и поплавочно определяли значение намагниченности В (таблица). Далее образцы подвергались отжигу при 750^oС в течение 1 часа. Результаты измерения намагниченности приведены в табл.1.

Из плавок 1-4 изготовляли образцы диаметром 12·18 мм, которые после обработки на t фазу подвергали деформации экструзией на машине 123IV-10 со степенью 80% при температуре 750^oС. Магнитные свойства образцов после деформации приведены в таблице.

Процентное содержание t фазы определялось металлографическим способом.

Наиболее высокие магнитные свойства после деформации имеют сплавы N 1,3,4, которые характеризуются наибольшим значением В₁, B_s2/B_s1 и высокой стабильностью t фазы. Низкая термостабильность t фазы во 2-й плавке объясняется малым содержанием углерода.

Выдержка при температуре 600^oС и в течение 40 мин не достаточна для начала распада (примеры 5,9).

Уровень В_s1 характеризуется количеством t фазы, а термостабильность определяется соотношением компонентов сплава и B_s2/B_s1, т.е. химическим составом. Из примера видно, что замена операции химического анализа на определение термостабильности магнитной фазы путем измерения намагниченности до и после отжига позволит получить экспресс-результат, характеризующий качество сплава и определит пригодность сплава к последующей деформации с целью получения высоких магнитных свойств.

Формула изобретения

1. Способ контроля состава отливки магнитов системы марганец-алюминий-углерод, включающий обработку отливки на ферромагнитную фазу, с последующим контролем характеристик отливки в процессе изготовления, отличающийся тем, что, с целью сокращения временных затрат, после обработки на ферромагнитную фазу дополнительно отжигают образец отливки, в качестве контролирующей характеристики берут величину намагниченности образца до В₁ и после В₂ отжига, а контроль осуществляют по соотношению В₂/В₁, причем если отношение В₂ к B₁ находится в интервале 0,8-1,0, состав отливки соответствует составу магнитного сплава с заданными свойствами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура отжига составляет 650-750°С, а время отжига 50-70 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1