CN112760565B - 一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜂鸣器用Fe‑Ni‑Mo合金及其制备方法，以重量百分比计，该合金包括如下成分：Ni 47～48.5wt％、Mo 0.20～2.0％wt％、Si 0.10～0.20wt％、B 0.01～0.30wt％、Nb 0.05～0.15wt％、Y 0.05～0.10％、C≤0.03wt％、S≤0.02wt％、P≤0.02wt％，余量为Fe及不可避免的杂质。采用真空感应炉冶炼、锻造开坯、热轧成带坯、冷轧成成品，再经拉矫和低温去应力退火处理制备得到。本发明中的合金材料可用于蜂鸣器，且具有优异的力学性能、磁性能以及耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料及其制备方法，特别是涉及一种Fe-Ni-Mo合金及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的现代化、自动化的飞速发展，电器行业、电子信息行业的发展也越来越现代化、自动化，电器行业的电器自动控制技术给信息传递、安全生产带来了极大的方便，其中自动报警装置的应用越来越广泛，因此，蜂鸣器的生产和应用也在逐年增加。
蜂鸣器中振动发音薄膜片的材料需要具备一定的磁性能、较高的硬度等特性。目前，随着应用环境、使用要求的不断提高，蜂鸣器中振动发音薄膜片的材料的要求也不断提高，现有技术中的振动发音薄膜片用材料尤其在板型尺寸精度、硬度、强度、耐腐蚀等方面难以满足相关要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金，具有优异的力学性能、磁性能以及耐腐蚀性能；本发明的目的之二是提供一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法。
技术方案：本发明提供一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金，以重量百分比计，该合金包括如下成分：Ni 47～48.5wt％、Mo 0.20～2.0％wt％、Si 0.10～0.20wt％、B 0.01～0.30wt％、Nb 0.05～0.15wt％、Y 0.05～0.10％、C≤0.03wt％、S≤0.02wt％、P≤0.02wt％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，Nb、B和Y的含量满足如下条件：Nb+B+Y≤0.5wt％。即：Nb、B、Y三者元素含量之和不大于0.5wt％，可以有效脱氧、脱硫，降低合金的气体含量，改善合金的显微组织，提高强度和耐腐蚀性能。
本发明还提供了一种Fe-Ni-Mo蜂鸣器用合金的制备方法，按照合金材料中的各元素的含量，加入原料，采用真空感应炉冶炼，得到合金铸锭；锻造开坯；热轧处理得到带坯；冷轧处理得到带材；拉矫处理，后在惰性气体保护下进行去应力退火处理。
上述制备方法具体包括如下步骤：
1)采用真空感应炉冶炼
2)锻造：在1100～1180℃条件下，保温1～1.5小时，锻造成厚(50～90mm)×宽(180～300mm)的锻坯料。
3)热轧：在1100～1170℃条件下，保温30～60分钟，热轧成厚(5～8mm)×宽(180～300mm)的热轧坯料。
4)冷轧：进行多道次冷轧和中间退火处理(连续氢退)，轧制成厚(0.045～0.05mm)×宽(180～300mm)的厚度公差为{-0.02～0}mm的成品带材，其中每次冷轧的总变形率控制在60％～75％，成品冷轧变形率控制在70～80％，其中中间退火根据不同厚度选择不同退火条件，具体为在氢气保护条件下，升温至900～980℃，以1.5～5.5m/min的速度进行连续退火处理。
5)通过拉矫获得板型好的带材，在惰性气体保护下，升温至530～630℃，以10～20m/min的速度进行去应力退火处理。
目前，铁镍合金需要添加微量Si、Mn元素来保证磁性能，但是力学性能和耐腐蚀性能差；若想要提高硬度只能提高成品冷轧变形率至90％以上，极大的提高了加工难度，且会降低磁性能；即同时保证合金材料的磁性能、力学性能和耐腐蚀性能难度极大。
本发明以铁镍为基体，通过合理控制Ni元素含量，舍弃会降低高温抗氧化性能的Mn元素，添加了Mo、B、Nb、Y元素。通过不同元素含量的复配，同时实现优异的力学性能、磁性能、耐腐蚀性能的材料成分设计，能够将成品冷轧变形率控制在70～80％，其中合理的Ni含量使合金具有较高磁导率和较高磁饱和强度；添加Si元素，可调整合金磁致伸缩系数和磁晶各向异性系数，使合金经过加工和热处理后可获得较低的矫顽力Hc；其他元素则可提高合金的硬度、强度、耐腐蚀等性能。本发明制备得到的Fe-Ni-Mo合金材料具有较高磁导率、较高磁饱和强度、高硬度、高强度和良好耐腐蚀性能。
合金元素对本发明合金的影响作用如下：
Ni：使合金具备较高磁导率和较高磁饱和强度，且含量过低会使合金矫顽力升高，因此Ni含量优选47～48.5％。
Mo、Nb：由于铁、镍二元合金在高温至室温的过程中，获得的是非平衡两相组织，易发生晶间腐蚀，添加Mo和Nb元素，其中微量的Nb元素加入该合金中，能够促进Mo元素形成固溶相存在于基体中，而Mo元素能够对γ-Fe相或者γ’-Fe相起固溶强化的效果，并形成立方织构，获得稳定的多相组织。另外，添加不同含量的Mo，与合金中的的碳元素反应，形成稳定的一次碳化物或二次碳化物，能降低基体的过饱和度，并析出Mo2C及Mo6C，弥散分布在合金晶界处，从而提高组织的稳定性，从而提高合金的硬度、强度、耐腐蚀等性能。
Y：添加微量的金属钇，由于其活泼的性质，可在合金冶炼过程中能有效脱氧、脱硫，降低气体间隙固溶体形成元素，减少杂质元素Al、Ti等易形成的Al2O3、TiO2等非磁性夹杂物，减少夹杂物的畴壁钉扎，从而降低合金矫顽力。微量的残留金属钇呈单质偏聚于晶界处，从而强化晶界，提高合金的强度。
B：加入B元素，可提高合金的耐高温氧化性能，同时B的加入还带来了提高合金材料拉伸强度以及延伸率的技术效果，B还能与合金中的氮、碳形成氮化硼、碳化硼两种纳米相，并通过均匀弥散析出来提高合金材料的强度。
有益效果：
(1)本发明将材料的成分配比和工艺条件相结合，设计的Fe-Ni-Mo合金，同时兼具优异的力学性能、磁性能以及耐腐蚀性能，可用于高性能蜂鸣器中振动发音薄膜片的材料；应用时无需外加抗腐蚀涂层。
(2)本发明添加了Mo、B、Nb、Y元素，去除Mn元素，减少Ni、Si元素，通过真空炉冶炼，微量合金元素的添加，有效控制合金的气体含量、纯净度，通过锻造、热轧、冷轧以及合理的热处理，使带材晶粒细小均匀，获得固溶强化、晶界强化后的耐腐蚀的组织，在有效保证了合金磁性能的前提下，提高了合金硬度、强度和耐腐蚀性能。
(3)本发明制备得到的合金，在0.4A/m磁场强度下的磁导率μ0.4＞5.0mH/m，最大磁导率μm≥100mH/m，硬度HV0.2≥280，抗拉强度≥850MPa，延伸率≥3％，耐腐蚀盐雾试验48小时，腐蚀速率≤0.015mm/a。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步地详细描述。
本发明的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备过程包括：真空感应炉冶炼、锻造开坯、热轧成带坯、冷轧成成品，再经拉矫和低温去应力退火处理。
具体包括如下步骤：
(1)采用表1所示的成分配比加入原料，采用真空感应炉冶炼，得到
的圆台形的合金铸锭；
(2)锻造：在1100～1180℃条件下，保温1～1.5小时，锻造成厚(50～90mm)×宽(180～300mm)的锻坯料。
(3)热轧：在1100～1170℃条件下，保温30～60分钟，热轧成厚(5～8mm)×宽(180～300mm)的热轧坯料。
(4)冷轧：进行多道次冷轧和中间退火处理(连续氢退)，轧制成厚(0.045～0.05mm)×宽(180～300mm)的厚度公差为{-0.02～0}mm的成品带材，其中每次冷轧的总变形率控制在60％～75％，成品冷轧变形率控制在70～80％，其中中间退火根据不同厚度选择不同退火条件，具体为在氢气保护条件下，升温至900～980℃，以1.5～5.5m/min的速度进行连续退火处理。
(5)通过拉矫获得板型好的带材，在惰性气体保护下，升温至530～630℃，以10～20m/min的速度进行去应力退火处理。
其中，中间退火可采用牵引式连续氢退炉；去应力退火采用牵引式光亮退火炉。
并将制成测试尺寸要求的样品进行性能检测。
设置六个实施例，分别采用下表1所示的成分配比，并以1J50合金作为对比例1；检测结果如表2所示。其中，实施例和对比例均采用真空感应炉冶炼。
实施例1、2和对比例1的具体制备工艺为：
在1150℃条件下，保温1小时，锻造成55×200mm的锻坯料；在1140℃条件下，保温40分钟，热轧成5×210mm的热轧坯料；冷轧至1.7×210mm，变形率为66％，在氢气保护条件下，升温至950℃，以1.5m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.6×210mm，变形率为64.7％，在氢气保护条件下，升温至910℃，以3.2m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.2×210mm，变形率为66.7％，在氢气保护条件下，升温至950℃，以5m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.045×210mm，变形率为77.5％；通过拉矫获得板型好的带材，在惰性气体保护下，升温至600℃，以15m/min的速度进行去应力退火处理。
实施例3、4和的具体制备工艺为：
在1170℃条件下，保温80分钟，锻造成60×200mm的锻坯料；在1150℃条件下，保温50分钟，热轧成5.5×210mm的热轧坯料；冷轧至1.8×210mm，变形率为67.3％，在氢气保护条件下，升温至950℃，以1.2m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.6×210mm，变形率为66.7％，在氢气保护条件下，升温至950℃，以3m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.2×210mm，变形率为66.7％，在氢气保护条件下，升温至950℃，以5m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.05×210mm，变形率为75％；通过拉矫获得板型好的带材，在惰性气体保护下，升温至600℃，以15m/min的速度进行去应力退火处理。
实施例5、6和对比例2的具体制备工艺为：
在1120℃条件下，保温1.5小时，锻造成80×200mm的锻坯料；在1100℃条件下，保温45分钟，热轧成5.3×210mm的热轧坯料；冷轧至1.72×210mm，变形率为67.5％，在氢气保护条件下，升温至950℃，以1.5m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.61×210mm，变形率为64.5％，在氢气保护条件下，升温至960℃，以3.2m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.2×210mm，变形率为67.2％，在氢气保护条件下，升温至950℃，以5m/min的速度进行连续退火处理；冷轧至0.048×210mm，变形率为75％；通过拉矫获得板型好的带材，在惰性气体保护下，升温至630℃，以20m/min的速度进行去应力退火处理。
表1各实施例及对比例中合金的化学成分(wt％)
表2各实施例样品及对比例的磁性能和力学性能测试结果汇总
由表2可以明显看出，本发明的Fe-Ni-Mo合金在0.4A/m磁场强度下的具备较高的磁导率，具备较高的最大磁导率，具备较低的矫顽力，与此同时，本发明的合金具备高的硬度(HV0.2≥280)，高的抗拉强度(≥850MPa)，良好的耐腐蚀性能，相对于普通铁镍基合金，有显著的提高，说明本发明的材料成分设计和工艺设置，可以大幅改善常规铁镍软磁合金的硬度、强度和耐腐蚀性能，符合各种苛刻使用条件的蜂鸣器的使用要求。
Claims (7)
1.一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金，其特征在于：以重量百分比计，该合金由如下成分组成：Ni 47~48.5wt%、Mo 0.20~2.0%wt%、Si 0.10~0.20wt%、B 0.01~0.30wt%、Nb 0.05~0.15wt%、Y 0.05~0.10%、C ≤0.03 wt%、S ≤0.02 wt%、P ≤0.02 wt%，余量为Fe及不可避免的杂质，Nb、B和Y的含量满足如下条件：Nb+B+Y≤0.5 wt %，所述合金在0.4A/m磁场强度下的磁导率μ0.4≥5.0mH/m，最大磁导率μm≥100 mH/m，硬度HV0.2≥280，抗拉强度≥850MPa，延伸率≥3%，耐腐蚀盐雾试验48小时，腐蚀速率≤0.015mm/a。
2.根据权利要求1所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按照合金材料中的各元素的含量，加入原料，采用真空感应炉冶炼，得到合金铸锭；
（2）锻造开坯，在1100~1180℃条件下，保温1~1.5小时，锻造得到锻坯料；
（3）热轧处理，得到带坯，在1100~1170℃条件下，保温30~60分钟，热轧得到热轧坯料；
（4）冷轧处理，得到带材；
（5）拉矫处理，后在惰性气体保护下进行去应力退火处理。
3.根据权利要求2所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法，其特征在于：步骤（2）包括：锻坯料的厚度为50~90mm，宽度为180~300mm。
4.根据权利要求2所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法，其特征在于：步骤（3）包括：热轧坯料的厚度为5~8mm，宽度为180~300mm。
5.根据权利要求2所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法，其特征在于：步骤（4）包括：进行多道次冷轧和中间退火处理，轧制成厚度为0.045~0.05mm，宽度为180~300mm的带材；其中，每次冷轧的总变形率控制在60%~75%，成品冷轧变形率控制在70~80%。
6.根据权利要求2所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，将拉矫处理后的带材惰性气体保护下，升温至530~630℃，以10~20m/min的速度进行去应力退火处理。
7.根据权利要求5所述的蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金的制备方法，其特征在于：中间退火处理为在氢气保护条件下，升温至900~980℃，以1.5~5.5m/min的速度进行连续退火处理。
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