提高电磁纯铁耐磨性的方法
电磁纯铁是一种应用广泛的软磁材料。 具有较高的磁感应强度，适用于制作在强磁场中工作的磁性零件。 电磁纯铁材料价格便宜，热处理工艺简单。 目前，它们广泛应用于民用飞机产品中。 但电磁纯铁材料的合金元素含量几乎为零，不存在合金强化相，其硬度是铁金属中最低的。 电磁纯铁常用于电磁阀的外壳、衔铁、阀芯、活动铁芯等零件。
电磁阀的结构和执行方式大致类似于一个小型执行器。 同时，电磁纯铁件起到一般结构件，甚至传动件的作用，必须具有一定的机械强度和良好的耐磨性。 电磁阀的许多电磁纯铁部件在工作时会发生相对运动，产生表面摩擦。 如果材料硬度不够，会严重影响设备的工作寿命。 因此，必须对纯铁材料的表面进行强化。 氮化处理可以提高纯铁的表面硬度。 但是，电磁纯铁的渗氮处理有降低其磁性能的风险。 因此，寻找合适的渗氮工艺可以提高纯铁材料的表面硬度，同时将其磁性能保持在实际使用所需的范围内。 ， 有必要。
北京航空材料研究所根据民用飞机飞控伺服执行器在强磁场下工作的特点，对氮化工艺进行了优化。 在保证B5000、B10000的磁性能要求、矫顽力和最大磁导率的同时，将表面硬度提高到900HV以上，取得了良好的效果。 他们的研究采用DT4A电磁纯铁材料，表面粗糙度控制在1.6μm，试样在渗氮前900℃退火，退火后表面硬度为120HV0.01。 渗氮介质为纯氨气。 在进入渗氮介质之前，样品在 350°C 下保持 40 分钟。 在保持时间内，充入压缩空气。 渗氮完成后，充入110kPa压力的氮气，冷却至150℃以下。
渗氮后表面致密层的均匀性和厚度是决定纯铁渗氮后硬度的最关键因素。 渗氮工艺必须保证形成连续的表面致密层，厚度应在5μm以上。 通过对比实验发现，在以下工艺条件下：温度450℃，保温时间240min，氨分解率6-7/%，可以得到这种表面致密层。 X射线衍射表明，表面相由γ'相、Fe3N（ε相）和α相组成，并在表面形成了γ'相和ε相的致密连续混合层。 混合层的存在提高了样品的表面硬度。 试验证明，表面硬度达到HV0.01=986。增加渗氮时间可以增加混合层的厚度，但达到5μm左右后几乎不增厚。
样品的磁性能测试表明，样品B500和B1000的低磁性能分别下降了16%和10%，B2500的中磁性能下降了4%，而B5000和B10000的强磁性能只有分别下降了 1.5% 和 1%。 与GB/T 6983-1986《电磁纯铁棒技术条件》中的技术要求相比，低磁性能和中磁性能较低，但强磁性能能满足国家标准要求； 试样的矫顽力和最大磁导率也符合国标要求。
以上研究证明，针对飞控伺服执行器强磁场工作对电磁纯铁材料的要求，通过调整渗氮工艺参数，可使样品达到强磁性能、矫顽力和最大磁导率的强度。氮化后。 各项技术指标能够满足其磁性能和硬度的综合要求，从而解决电磁纯铁件的表面耐磨性问题，实现民机飞控伺服执行器产品的长寿命化。
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