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Fe-Cr-Co变形永磁合金2J85具有可加工性和冷变形性 。 钴含量低 ， 磁性能相对较高 ， 加工工艺简单 ， 主要用于电、声、传感器、仪器、汽车等领域 。
上海雄钢2J85系列产品根据用户要求的磁性能 ， 通过拉伸、轧制、冲压生产各种磁性元件 。 金属磁性材料大致分为两类:高磁导率的软磁合金和高矫顽力的硬磁合金 。 而性能介于软磁材料和硬磁材料之间的半硬磁材料 ， 矫顽力Hc为0.79~19.89k A/m ， 剩磁Br大于1T 。 半磁性材料的发展可以归结为两个方面 。 首先 ， 磁滞电机采用矫顽力Hc=3.97~19.89k A/m ， 剩磁Br>800 mT的永磁合金 ， 具有启动快、同步特性优良、噪音低等优点 ， 目前正在广泛使用；其次 ， 自控系统中的铁簧继电器和门锁继电器需要低矫顽力Hc和高剩磁Br的材料 。 其他电子仪器也广泛使用这种具有中间性质的半硬磁性材料 ， 并且数量和种类不断扩大 ， 从而推动了这种具有中间性质的半硬磁性材料的发展 。
对于2J85半硬磁元件 ， 用户的技术要求是:剩磁Br>1.20T ， 矫顽力Hc在15.91~19.89kA/m之间 ， 矫顽力范围很窄 ， 超过范围的都是不合格产品 ， 需要保证产品的矫顽力稳定在这个范围内 。 然而在实际生产中 ， 矫顽力的波动总是难以避免的 。 甚至同批次产品的矫顽力也会有很大的波动 ， 超出了要求的范围 。 所以每一批的成分都要逐个测试 ， 不仅影响生产效率还造成浪费 。 针对这一问题 ， 通过观察不同热处理阶段、不同磁性能零件的金相组织 ， 进行了一系列实验 ， 寻找稳定半硬磁性2J85磁性能的方法 。
以工业纯铁、金属铬、电解钴、高纯硅等合金元素为原料 。 根据表1中的成分 ， 在200千克真空中频感应炉中熔化合金 ， 然后锻造、热轧和冷拔 ， 最后加工成直径为2.95×34毫米的棒材 。
Fe-Cr-Co合金的磁硬化过程属于亚稳态分解(调幅分解)反应 。 热处理制度一般是高温固溶后快速冷却 ， 然后在中温磁场中热处理 ， 最后多级回火 。 一般的热处理工艺是:
(1)固溶处理:在1200℃×20～30分钟的冷水中淬火 。
(2)磁场热处理:在磁场强度大于200kA/m(2500Oe)的热处理炉中进行(640 ~ 650)℃×1 ~ 2h的等温处理 。
(3)回火热处理:620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h+570℃×3h+560℃×4h+540℃×6h分级回火 。
用光学显微镜观察了磁棒的金相组织 。 用Cambridge-S250扫描电子显微镜(SEM/EDS)观察微观结构 。 用国产AMT-4磁性能测试仪检测磁棒的剩磁Br和矫顽力Hc ， 并用Minitab15软件处理实验数据 。
用扫描电镜观察了固溶+磁场热处理和固溶+磁场+回火热处理后试样的横向和纵向金相组织 。 如图1所示 ， 磁场热处理过程中发生调幅分解α→α1+α2 ， 强铁磁相的α1单畴颗粒弥散分布在非(弱)铁磁相α2的基体周围 。 在图1a中 ， 细小的白点是沉淀的铁磁相α1 ， 分散在弱磁性相α2中 。 而α1和α2相的成分差异不显著 ， 导致合金矫顽力低 ， 磁能积最大 。 因此 ， 需要进一步的低温回火来增加两相之间的成分差异 。 从图1b可以看出 ， α1相的长度很短 ， 样品的磁性很低 ， 剩磁为214.5 mT ， 矫顽力为3.74kA/m.
Fe-Cr-Co合金在低温回火过程中显微组织会发生以下三种变化:α1和α2相的成分差异增大 ， α1相的体积分数增大 ， 调幅组织粗化 。 多级回火处理后 ， Cr向α2扩散 ， Fe和Co原子向α1扩散 ， α1和α2相的成分和晶格常数差异逐渐增大 。 此外 ， 回火过程中α1相和α2相的相对量会发生变化 。 实验表明 ， 随着回火温度的降低 ， α2相的相对量减少 ， 而α1相的相对量增加 。 多级回火后 ， α1相体积增加1.5~2.0倍 。 根据时效过程中调幅结构周期的不变性 ， 可以推断时效过程中α1相体积分数的增加不是由于新相的析出 ， 而是由于α1相的拉长和长大 。 从图1c和d可以看出 ， 多级回火后 ， α1相明显大于回火前(图1a和b) ， α1相的截面直径变大 ， 纵向变长 。 样品的磁性能为剩磁Br=1.34T ， 矫顽力Hc=18.86k A/m..当两相的相对比例不同时 ， 磁性就不同 。
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