复合物理场热处理——磁场热处理.pdf

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1、／＼：／：，：．舍：～综述～：／：．／；／：／：舍!／：舍：复合物理场热处理一磁场热处理周敬恩，席生岐(西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049)摘要：介绍了磁场热处理的原理。论述了磁场对铁基合金相变热力学、相变过程和相变产物的影响。评述了经磁场退火、磁场淬火和磁场回火处理的结构钢、工具钢、低铬耐磨铸铁等材料的组织和性能以及产生磁场的方法及磁场热处理的工程应用和存在的问题。关键词：复合物理场热处理；磁场热处理；组织；性能中图分类号：TG156．97文献标识码：A文章编号：1008—1697(2012)04

2、—0001．07Composite—fieldHeatTreatment-Magnetic-heatTreatmentZHOUJing—en．XISheng—qi(StateKeyLaboratoryforMechanicalBehaviorofMaterials，SchoolofMaterialsScienceandEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，ShaanxiChina)Abstract：Theprinciplesofmagnetic-heattreatment，includ

3、inginfluenceofmagneticfieldontherm0dynamics，processandproductsofphasetransformationofiron．basealloys．werereviewed．Microstructureandmechanicalpropertiesofstructuralsteel，toolsteelandlow—chromiumwear-resistantcastironsubjectedtoannealing，quenchingandtemperinginmagneticfieldwe

4、rediscussed．Themeansofproducingmagneticfieldaswellastheengineeringapplicationsandproblemsofmagnetic-heattreatmentwerebrieflygiven．Keywords：composite—fieldheattreatment；magnetic—heattreatment；microstructure；prope~y传统热处理是指金属材料在加热和冷却过程1磁场热处理原理中，通过固态相变改变其组织与性能的热加工技术。磁场作为一种冷物理场，

5、在热处理中，通过影响这一过程主要涉及温度场。近二十年来，愈来愈多物质中电子的运动状态使相变发生变化，从而影响的研究发现，除了温度场外，施加强磁场、应力场和工件的热处理过程和最终结果。磁场热处理包括磁脉冲电场，能够改变材料热处理的进程和最终产物。场退火、磁场淬火、磁场回火、磁场渗氮等。磁场和脉冲电场对固态相变的作用机制不同于温度相变过程取决于相变热力学和相变动力学。从场，也不同于传统的感应加热热处理，感应加热虽然热力学的角度，相的Gibbs自由能决定相的稳定性，也涉及电场，但感应电流的主要作用是作为热源产Gibbs自由能越小，该相越稳定。由于不

6、同相具有生温度场，感应电场本身并不影响热处理过程。文不同的磁化率和介电常数，因而磁场对特定相的自献中将强磁场、应力场和脉冲电场作用下的热处理由能及其稳定性具有不同的影响。从动力学的角称为磁场热处理、形变热处理和脉冲电场热处理。度，磁场则通过影响位错和晶界而影响相变。这类热处理的共同特点是除温度场外，还涉及另外1．1磁场对固态相变热力学的影响的物理场，本文称这类热处理为复合物理场热处理。以奥氏体向马氏体转变为例，在施加和未施加电场热处理和形变热处理将于另文讨论，本文主要磁场条件下，铁基合金自由能随温度的变化如图1评述磁场热处理。所示¨J。不加磁

7、场时(H=0)，母相(奥氏体)自由收稿日期：2011—10—21作者简介：周敬恩(1942一)，男，山东人，教授，博士生导师，出版专著6部，发表论文230余篇。E—mail：jezhou@mail．xjtn．edu．en通讯作者：席生岐，教授，博士生导师，主要研究方向为金属材料、机械合金化新材料等。E-mail：xishq@mail．Xju．edu．cn《热处理》2012年第27卷第4期能(G)与马氏体自由能(G)相等的温度为，温度低于To，G>G温度高于To，G>G，如图中实线所示。马氏体相变的开始温度为Ms，相应的相变驱动力为两相自由能差

8、△G，在外加磁场作用下(H#0)，马氏体自由能的降低如图中虚线所示。由于奥氏体为顺磁相，磁场对其自由能影响很小，可以忽略不计，因而两相自由能相等的温度由升高至，Ms