半硬磁性材料简介

半硬磁性材料的磁性能较低，一般H_c＜32000A/m，磁积能（BH）_max＜16000J/m²，有相当大的B_r。半硬磁材料一般都具有良好的塑性，可进行加工，如锻轧、拉丝等，所以又称为塑性变形永磁材料。

常用半硬磁性材料见表18-11，根据热处理方法，半硬磁性材料可分为淬硬钢类、α/γ相变合金和沉淀硬化合金三种。

表18-11 半硬磁性材料的化学成分、磁性能和用途

（续）

1.淬硬钢类磁性材料

最早使用高硬钢，后在碳钢的基础上加入W、Cr、Co等元素形成该类材料。钢淬火形成马氏体，同时具有很大的内应力，钢中碳的质量分数越高，内应力越高，则矫顽力H_c也越高，但B_r则随碳质量分数的增高而降低，碳的质量分数与H_c、B_r的关系见图18-14。这类材料多需机械加工，故碳的质量分数控制在0.5%～0.9%之间。碳钢的淬透性低，矫顽力低，保持磁性的能力差，故在碳钢中加入w（Cr）=3%～5%、w（W）=5%～8%、w（Co）=10%以提高磁性能。

图18-14 淬硬钢碳的质量分数与B_r、H_c的关系

淬硬钢类热处理采用淬火-老化处理工艺。淬火后应力最大，H_c最高，但使用时磁性不稳定，故淬火后应进行100℃左右加热、较长时间保温的老化处理，以稳定使用时的磁性。对于某些条件下使用的硬磁钢，回火温度也可提高到400℃左右，此时材料磁稳定性较好，脆性也小，但H_c下降。如w（C）=0.5%钢淬火态H_c为3020A/m，经400℃回火处理后，H_c降至1120A/m。

2.α/γ相变合金(www.xing528.com)

用作半硬磁性材料的α/γ相变合金主要有Fe-Co-V系、Fe-Mn系、Fe-Ni系合金等。这类合金通过机械处理和热处理成为两相组织，通过回火时第二相的析出获得高磁性。

铁钴钒是典型的α/γ相变合金硬磁材料，这类合金在高温下为γ相（面心立方结构），如迅速冷却到室温，其中部分或全部转变为α相（体心立方结构）。在淬火状态下，材料处于软化状态，很容易进行冷加工，随着加工过程的进行，残留γ相全部转化α相。经淬火后的合金，再在450～600℃进行时效，则在α相内析出非铁磁性的第二相γ相，以提高H_c、B_r，获得高的应磁性。

铁钴钒合金的热处理规范为：1000℃以下加热，淬火得到单相固溶体，冷加工后，在600℃左右保温8h时效，析出γ相。

铁锰合金磁硬化过程和铁钴钒相同。铁锰合金锰含量一般为w（Mn）＜14%（＞14%无α≒γ相变），首先进行固溶处理，1100℃保温2h水淬成单相组织，固溶处理的合金经550℃回火，从母相内析出第二相，随着第二相的析出，磁通密度减少，矫顽力升高，证明第二相是非磁性的，为γ相。H_c升高与γ相的量有关，γ相量多，则H_c下降多，磁感应强度则和γ相分散度有关，在相同γ相数量下，分散度大，则磁感应强度越高。

常用α/γ相变合金的成分、磁性能和用途见表18-11。

3.沉淀硬化型半硬磁合金

此类合金常用的有Fe-Ni-Cu、Fe-Ni-Al-Cu合金，采用固溶处理和时效来获得良好的磁性能。

如Fe-Ni-Cu合金，其成分为w（Ni）=16%，w（Co）=10%，其余为Fe。此合金在缓冷时，应为α+γ₁+γ₂，α和γ₂为富铁相，γ₁为富铜相。富铁相具有铁磁性，富铜相具有抗磁性，两者混合物则有较高的矫顽力H_c。如果合金经固溶处理和时效，则由于组织细化，不仅具有较高的H_c，B_r值也较高。

合金的固溶处理为：1100～1150℃加热、淬火成均匀的γ相组织，于600℃左右时效，分解成α+γ₁+γ₂的（少量γ₂不稳定，常又分解为α+γ₁）弥散状组织。经时效处理后，其H_c已达到38200A/m，已略超半硬磁性材料的上限值。

半硬磁性材料主要用于磁滞电动机的转子和继电器的片子簧。