Senz Magnet - Globálny výrobca trvalých magnetov & Dodávateľ viac ako 20 rokov.
Žíhacie procesy magnetov Alnico, vrátane žíhania na odľahčenie pnutia a výkonnostného žíhania, sú kľúčové pre optimalizáciu ich magnetických vlastností a mechanickej stability.
1. Žíhanie na odbúranie napätia
Cieľ :
Na odstránenie zvyškových napätí vznikajúcich počas výrobných procesov, ako je odlievanie, kovanie, obrábanie alebo zváranie, čím sa zlepšuje rozmerová stabilita a znižuje sa riziko praskania alebo deformácie.
Kľúčové parametre procesu :
- Teplotný rozsah : Typicky sa vykonáva pri teplotách pod kritickou teplotou (Ac1) zliatiny, zvyčajne medzi 400 – 650 °C . Pre tenkostenné alebo ľahko deformovateľné diely môže byť teplota nižšia (napr. 500 – 550 °C pre zvárané diely).
- Rýchlosť ohrevu : Pomalý ohrev je nevyhnutný, aby sa zabránilo vzniku nových napätí. Napríklad, súčiastky môžu byť zaťažené pri teplote ≤300 °C a ohrievané pri teplote ≤100 – 150 °C/h.
- Doba výdrže : Závisí od hrúbky a zložitosti dielu. Pre zvárané diely sú bežné 2 – 4 hodiny ; pre presné súčiastky, ako sú vysoko presné puzdrá alebo hriadele, sa doba výdrže môže predĺžiť na 10 – 12 hodín .
- Metóda chladenia : Na zabezpečenie postupného uvoľňovania napätia sa uprednostňuje chladenie v peci (FC). Pre niektoré diely môže byť prijateľné ochladenie na 300 °C v peci a následné ochladenie na vzduchu.
Mechanizmus :
Zvyškové napätia vznikajú v dôsledku nerovnomernej plastickej deformácie počas výroby. Žíhanie na odbúranie napätia podporuje lokalizovaný plastický tok pri zvýšených teplotách, čo umožňuje preskupenie dislokácií a rozptýlenie napätí bez významnej zmeny mikroštruktúry materiálu.
2. Výkonnostné žíhanie (magnetické žíhanie)
Cieľ :
Optimalizovať magnetické vlastnosti magnetov Alnico, ako je remanencia (Br) , koercivita (Hc) a maximálny energetický produkt ((BH)max) , dosiahnutím preferovanej mikroštruktúry (napr. zarovnané spinodálne štruktúry v anizotropnom Alnico).
Kľúčové parametre procesu :
- Teplotný rozsah:
- Úprava roztoku (homogenizácia) : Typicky sa vykonáva pri teplote 1200 – 1300 °C , aby sa sekundárne fázy rozpustili na jednofázový pevný roztok.
- Spinodálny rozklad (starnutie) : Po kalení sa zliatina nechá starnúť pri teplote 600 – 650 °C počas 4 – 24 hodín , aby sa vytvorila periodická spinodálna štruktúra, ktorá zlepšuje magnetické vlastnosti.
- Viacstupňové starnutie : Pri niektorých triedach sa na zjemnenie mikroštruktúry môže použiť viacero krokov starnutia pri znižujúcich sa teplotách (napr. 700 °C → 650 °C → 600 °C ).
- Rýchlosť ohrevu : Kontrolovaná, aby sa predišlo tepelnému šoku. Napríklad bežný je ohrev na 800 – 850 °C v dvoch fázach (pomalý → rýchly).
- Metóda chladenia:
- Kalenie : Po spracovaní roztokom je často potrebné rýchle ochladenie (napr. vo vode alebo oleji), aby sa vysokoteplotná mikroštruktúra „zmrazila“.
- Chladenie počas starnutia : Počas starnutia sa používa chladenie pece alebo kontrolované rýchlosti chladenia (napr. ≤50 °C/h nad 350 °C ), aby sa zabránilo predčasným fázovým transformáciám.
- Aplikácia magnetického poľa : V prípade anizotropného Alnico sa počas kalenia alebo starnutia aplikuje silné magnetické pole (napr. 1250 – 4000 Oe ), aby sa zarovnali spinodálne domény a zlepšili smerové magnetické vlastnosti.
Mechanizmus :
Výkonnostné žíhanie sa spolieha na spinodálny rozklad , fázovú transformáciu, pri ktorej sa homogénny pevný roztok rozdelí na dve vzájomne prenikajúce fázy s periodickou štruktúrou. Táto mikroštruktúra poskytuje nízku energiu magnetickej anizotropie, čo umožňuje vysokú remanenciu a koercivitu pri zarovnaní pod magnetickým poľom.
3. Porovnanie procesných parametrov
| Parameter | Žíhanie na odbúranie napätia | Výkonnostné žíhanie |
|---|---|---|
| Teplotný rozsah | 400 – 650 °C | 600 – 1300 °C (roztok + starnutie) |
| Rýchlosť ohrevu | Pomaly (≤150 °C/h) | Riadené (dvojstupňové vykurovanie) |
| Čas držania | 2–12 hodín (v závislosti od veľkosti dielu) | 4–24 hodín (starnutie) |
| Metóda chladenia | Chladenie pece (FC) | Kalenie + kontrolované ochladzovanie starnutím |
| Magnetické pole | Nevyžaduje sa | Vyžaduje sa pre anizotropné triedy |
| Mikroštrukturálny cieľ | Relaxácia od stresu | Spinodálny rozklad + fázové zarovnanie |
4. Praktické úvahy
- Žíhanie na odbúranie napätia:
- Často sa vykonáva po obrábaní alebo zváraní, aby sa zabezpečila rozmerová stabilita.
- Teplota sa musí starostlivo kontrolovať, aby sa predišlo nadmernému starnutiu, ktoré by mohlo zhoršiť magnetické vlastnosti.
- Výkonnostné žíhanie:
- Rozhodujúce pre dosiahnutie vysokého magnetického výkonu v Alnico.
- Vyžaduje presnú kontrolu teploty, času a rýchlosti chladenia na optimalizáciu spinodálnej štruktúry.
- Anizotropné triedy vyžadujú počas starnutia zarovnanie magnetického poľa, čo zvyšuje zložitosť procesu.
5. Príklad postupu pre anizotropný Alnico (napr. Alnico 5)
- Spracovanie roztokom : Zahrejte na 1250 °C v magnetickom poli (≥1250 Oe), podržte 2 hodiny a potom ochladte vo vode.
- Starnutie : Zahrejte na 600 °C v magnetickom poli (≥3000 Oe), vydržte 24 hodín , potom pec nechajte vychladnúť na izbovú teplotu.
- Zmiernenie napätia (voliteľné) : Ak je po starnutí potrebné obrábanie, vykonajte žíhanie na zmiernenie napätia pri nízkej teplote 500 – 550 °C počas 2 – 4 hodín .
Záver
Žíhanie na odbúranie napätia a výkonnostné žíhanie slúžia pri výrobe Alnico magnetov na odlišné účely. Prvé sa zameriava na mechanickú stabilitu prostredníctvom nízkoteplotnej relaxácie napätia, zatiaľ čo druhé optimalizuje magnetické vlastnosti prostredníctvom spinodálneho rozkladu pri vysokých teplotách a fázového usporiadania. Pochopenie týchto rozdielov je nevyhnutné pre výber vhodného procesu žíhania na základe požadovaného výkonu a požiadaviek aplikácie.
