摘要：硅钢片是农用泵电机用量最大的导磁材料，其价格高，利用率低，致使电机成本增加。碳钢资源丰富、价格低廉，具有良好的可加工性。为此，研究了用普通薄钢片经过脱碳退火，蓝化处理替代硅钢片在农用泵电机中应用的工艺原理及工艺方案。对Q195蓝化处理前后材质及硅钢片进行磁性能对比，并通过试验对比分析了样机与硅钢片电机的性能。试验证明，样机各项技术性能均能达到产品规定的要求。
关键词：金属学与金属工艺;热处理;试验;碳钢片;硅钢片;脱碳
0引言
硅钢片是各种电机使用广泛的导磁材料，理想的导磁材料必须具备高磁感应强度和低铁损值。一直以来国内都是采用工艺型无取向热轧硅钢片作为电机的导磁材料，鉴于碳钢具有丰富的资源、低廉的价格、良好的可加工性，而国产硅钢片供不应求，很大程度上还依赖于进口;并且硅钢片的价格较高，造成电机成本增加。原苏联及东欧国家已将低碳纯铁(含碳量为0.108%)成功地应用于大功率的工业电机上，并在电风扇、家用冰箱等家用电器产品上广泛使用。20世纪50年代，我国曾试图应用热轧普通薄钢作为电机的导磁材料，到70年代末又提出了用电工纯铁作为电机导磁材料，但都由于设备陈旧，热处理工艺性差，板形差，导致所制成的成品质量较差。随着科学技术的迅猛发展，新材料、新工艺应运而生，因此研制一套用普通薄钢片替代硅钢片作为电机导磁材料的热处理工艺，具有重要的现实意义，同时用低价位的碳钢达到高价位的硅钢片性能可为企业带来可观的经济效益。
1热处理系统
1.1系统组成
1)燃气罩式炉总成：配备热马氟罐，炉底座上安装强有力的循环分扇及独特的静动密封机构。
2)全自动电控系统：实现炉温的PID调节控制及PLC气氛的联控。
3)气氛分析及控制系统：由气控柜及执行元件等组成，实现气氛的控制。
4)蒸汽发生系统：产生过热蒸汽，自动保持发蓝蒸汽的需要。
5)保护冷却系统：按工艺要求实现某个阶段的快速冷却。
6)真空系统：实现不同阶段排气、排水、去油的要求。
7)制氮机保护系统：包括制氮机及纯化，以提供高纯氮保护气氛。
8)氨分解及纯化装置：用以调节氮基氛中的含H2量。
9)辅助装置。
1.2热处理设备
罩式退火炉结构如图1所示。
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1.3系统功能
在同一炉子内同时完成脱碳退火与氧化烤蓝两个工序，达到消除薄钢片在冲切、迭片时的应力;在冲切断面生成致密的氧化膜层，减少涡流损耗同时起到防止锈蚀的作用。
2材料及热处理工艺
2.1材料选用
选用Q195普通碳素钢。工艺参数曲线如图2所示。
2.2工艺过程
装料、盖内罩、抽真空及密封性测试、盖外罩、充入成品气N2和H2、加热(升温)、加热(保温)、吊外罩冷却、特定温度时保温、充水蒸气降温、关闭水蒸气充入N2、出炉。
3实验结果及其分析
3.1实验结果
磁性能测定，如表1所示。
退火蓝化后Q195钢片主要磁性能(单位损耗、磁感)明显提高，其主要原因是：一是晶粒尺寸发生变化，平均粒径越大，相对来说晶界越少，减小了晶界对畴壁移动产生的阻碍作用，使得磁畴运动顺畅;二是碳杂质急剧减少从0.790%降至0.006%。因杂质的存在阻碍晶粒生长、长大(效果大小因杂质不同而异)，因而析出物的出现会阻碍磁畴壁的移动;三是内应力降低,材料经退火，发生点缺陷复合，位错合并，重排等致使缺陷密度减少，部分或全部消除应力，使得磁导率提高;四是蓝化处理后钢片表面形成一层致密的氧化膜厚度约为1～2μm，获得较高的绝缘电阻，减少了铁心的涡流损耗。
3.2结论分析
1)由表3可知蓝化热处理后的低碳钢片制成的电机主要技术性能如启动电流、启动转矩、功率因素、绕组温升等各项指标都得到了提高。
2)Q195经退火蓝化后单位损耗略大于DR470，使得电机的铁耗也略高;同时，因电流降低，铜耗的减少值大于铁耗的增加值，所以电机的输入功率和功率因素增大。
3)试制电机的效率与硅钢片电机基本一致，达到产品的标准值。
4结束语
普通薄碳钢片退火蓝化热处理工艺，采用液化气加热点火装置，设计合理、技术先进，对农用泵电机定子集中批处理，提高了材料和设备的利用率。电机采用经过退火蓝化的定子能够达到硅钢片定子电机的性能要求，既降低了企业的制造成本，又解决了硅钢片资源不足的问题。因此，该工艺的研究与运用对推动热处理行业的技术进步具有重要理论和实用价值。——论文作者：臧群，王洋
