董露陽，劉楨輝，郭沖

（山西平陽重工機(jī)械有限責(zé)任公司，山西侯馬043003）

0 引 言

30CrMnTi 是一種高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼，這種材料的綜合機(jī)械性能良好，用于大沖擊、高負(fù)荷的軸類零件。目前在我公司，這種材料廣泛應(yīng)用于液壓支架的軸類零件的加工制造。30CrMnTi 在普通情況下是沒有磁性的，它既不屬于軟磁性材料，也不屬于硬磁性材料。但在液壓支架軸類零件的生產(chǎn)現(xiàn)場突然發(fā)現(xiàn)有一部分規(guī)格型號的30CrMnTi 材料具有很強(qiáng)的磁性，從下料分廠投入我分廠的原材料的端面吸附著大量的鐵屑，呈“刺猬”狀，有時可以拿一件銷軸把另一件銷軸吸起來，這些30CrMnTi 原材料為什么會有磁性？突發(fā)的磁性會給零件的后續(xù)加工帶來怎樣的影響？帶著諸多的疑問，我們對異常的具有磁性的材料進(jìn)行分析和探究。

1 問題的發(fā)現(xiàn)

表1 原材料統(tǒng)計表

30CrMnTi 在液壓支架軸類零件的加工制造中應(yīng)用非常廣泛，發(fā)現(xiàn)帶有磁性的材料后對現(xiàn)場的各個規(guī)格型號的原材料進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)并非所有規(guī)格的材料都帶有磁性，從同一生產(chǎn)廠家購買的30CrMnTi 表現(xiàn)異常的只有3 種規(guī)格，涉及到20 種零件，具體情況見表1。

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題，帶有磁性的30CrMnTi 異常材料的物理性能、機(jī)械性能是否發(fā)生變化，對機(jī)械加工性能是否影響，是否因此而影響到最終產(chǎn)品的使用性能，都是亟待解決的技術(shù)難題。

2 原因分析

2.1 30CrMnTi 的化學(xué)成分對材料被磁化的影響

根據(jù)這些異常的30CrMnTi 材料的原材料進(jìn)廠復(fù)檢測報告，材料的主要化學(xué)成分C、Mn、Ti 符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，因此進(jìn)廠復(fù)檢是合格的。

采用火花直讀光譜儀，在生產(chǎn)現(xiàn)場對帶有磁性的和不帶磁性的兩種30CrMnTi 材料的主要化學(xué)成分進(jìn)行了重新檢測，檢測結(jié)果見表2。

表2 30CrMnTi 合金結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測結(jié)果表%

各種化學(xué)成分C、Mn、Cr、Ti 未見明顯的異常，兩種樣品只有Si 的含量有差異，帶有磁性的材料比不帶磁性的材料含Si 要高，因此不排除30CrMnTi 中硅成分超標(biāo)導(dǎo)致材料極易被磁化，而且成為永久性“磁鐵”。

2.2 外界因素對30CrMnTi 材料被磁化的影響

通過查閱關(guān)于磁性材料的相關(guān)資料了解到：磁性材料分軟磁性材料和硬磁性材料。軟磁性材料的特點(diǎn)是易被磁化，被磁化后，離開磁場，沒有剩磁，常見的有鐵氧體磁性材料和硅鋼片，主要用來做變壓器的磁芯；硬磁性材料的特點(diǎn)是已經(jīng)被磁化，即使去除磁場后，仍有很大剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，這就是常說的永久磁鐵。常見的材料有銣鐵硼、鐵氧體、釤鈷、鎳鈷，被廣泛地應(yīng)用于儀表與微電機(jī)等設(shè)備中產(chǎn)生磁場。

無論是軟磁性材料還是硬磁性材料，在沒有受到外界因素（磁場或電流）的影響，對外是不顯磁性的。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)上講，一般物質(zhì)是由分子組成，分子是原子組成，原子是由原子核和電子組成，而電子在不停地自轉(zhuǎn)和繞原子核旋轉(zhuǎn)，電子的這兩種運(yùn)動都會產(chǎn)生磁，但是由于它們方向各不相同，雜亂無章，使物質(zhì)內(nèi)部的磁效應(yīng)相互抵消，因此正常狀態(tài)下，并不呈磁性，但是在外界磁場的作用下，鐵鈷鎳磁性材料內(nèi)部本來各自運(yùn)動的電子一個一個排列得整整齊齊，此時，電子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的磁性效應(yīng)與外界磁場方向一致，這些物質(zhì)就呈現(xiàn)出磁性，也就是這種材料被磁化。而銅、鋁、鉛等非磁性材料，盡管外加再強(qiáng)的磁場，電子仍然雜亂無章的運(yùn)動著，對外不顯磁性，這些物質(zhì)不易被磁化。

帶有磁性的30CrMnTi 材料，有可能通過以下幾種途徑被磁化：1）運(yùn)輸時使用強(qiáng)力磁力吸盤起吊運(yùn)輸原材料，在強(qiáng)力磁場的作用下被磁化，使得去除磁場后仍有很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。2）在下料過程中，鋸切時帶鋸條與材料不停地摩擦，產(chǎn)生摩擦熱，加速分子內(nèi)部電子運(yùn)動，使材料端面的電子沿摩擦力的方向規(guī)則運(yùn)動，從而產(chǎn)生磁場，使得細(xì)小的鐵屑吸附在材料的兩端面，呈現(xiàn)出磁性。

2.3 被磁化后的30CrMnTi 材料在硬度性能上的差別

表3 兩種30CrMnTi 材料硬度檢測結(jié)果

對帶有磁性的3 種型號規(guī)格的材料的硬度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表3。

由表3 中的檢測結(jié)果可知，易被磁化的30CrMnTi 材料硬度比正常的硬度（229HB）高，因此，對零件加工產(chǎn)生不利的影響。

2.4 被磁化后的30CrMnTi 材料對加工性能的影響

1）對車削加工性能的影響。正常供貨狀態(tài)下，材料的硬度不大于229HB，而容易被磁化的30CrMnTi 的硬度高達(dá)320HB，對切削加工產(chǎn)生非常不利的影響。特別在車削加工過程中，硬度超過300HB，已經(jīng)超出了經(jīng)濟(jì)切削的硬度范圍，由于材料內(nèi)部硬質(zhì)點(diǎn)的存在，正常狀態(tài)下，一把YT15 的硬質(zhì)合金車刀可以加工100 件銷軸，帶磁性的原材料只能加工30 件，車削刀具的磨損加劇，刀具的耐用度降低，導(dǎo)致加工成本增加。

2）對鉆削加工性能的影響。容易被磁化的30CrMnTi材料，由于供貨硬度較高，不僅給零件的車削加工造成影響，同樣對鉆削加工也產(chǎn)生負(fù)面影響。在生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)帶磁性的材料在鉆孔過程中，麻花鉆會產(chǎn)生刺耳的噪聲；操作者反映，與通常情況相比，麻花鉆的磨損加劇，為了保持鉆孔刀具的鋒利，就需要增加麻花鉆的刃磨次數(shù)，由于零件帶有磁性，切屑不易排出，切屑與麻花鉆在加工的孔中纏繞、擠壓，使麻花鉆極容易折斷。

3）對質(zhì)量控制及尺寸測量性能的影響。被磁化的材料在加工過程，給零件的加工檢測帶來極大的不便，由于加工的材料帶有磁性，導(dǎo)致測量的卡尺和其他的測量器具也被磁化，在工件和量具上都吸附著大量細(xì)小鐵屑，給零件的測量帶來不利的影響，有時甚至?xí)斐蓽y量誤差，影響測量精度。

4）對加工過程清潔生產(chǎn)的影響。因?yàn)楸淮呕牟牧显诙虝r間還有剩余的磁感應(yīng)強(qiáng)度無法退去，因此對清潔生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，在零件的加工、搬運(yùn)過程中吸附著大量鐵屑，既給操作者帶來安全隱患，容易扎傷手指；又給產(chǎn)品零件的無鐵屑流轉(zhuǎn)帶來很大困難。工件在流轉(zhuǎn)過程中，操作者和搬運(yùn)工需要用振動法（即用兩個零件互相敲擊）去除原材料和半成品上的吸附物。

5）被磁化后的30CrMnTi 材料對機(jī)械性能的影響。對30CrMnTi 材料的機(jī)械性能在熱處理后進(jìn)行試驗(yàn)，被磁化的材料和正常狀態(tài)的材料經(jīng)過熱處理后，其機(jī)械性能沒有區(qū)別，均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

3 防止材料被磁化以及退磁的措施

1）與圓鋼型材的供貨廠家聯(lián)系，深入分析為什么有的規(guī)格容易被磁化，有的型號規(guī)格同樣的運(yùn)輸、加工方法不容易被磁化，從原材料的微量元素含量和冶煉中尋找原因。

2）在運(yùn)輸和吊運(yùn)過程中，避免使用強(qiáng)力磁力吸盤，防止材料放置在磁場中使原材料充磁。

3）若利用退磁器退磁，由于被磁化的零件批量大、數(shù)量多，利用磨床的退磁器，不能滿足實(shí)際需要，而且退磁效果也不理想。

4）可以通過熱處理進(jìn)行退磁。當(dāng)帶有磁性的材料溫度升高時，它們內(nèi)部的分子熱運(yùn)動越來越快。于是越來越多的電子不肯聽從“列隊”的“口令”，當(dāng)溫度升高到某個數(shù)值，劇烈的分子運(yùn)動越來越快，終于破壞了電子運(yùn)動的規(guī)律性，被磁化材料的磁性也就消失了。

4 結(jié) 語

被磁化的30CrMnTi 材料給后續(xù)零件的加工制造產(chǎn)生了一定的影響，目前從工藝上采取一些措施，減小對加工性能的影響，同時也希望相關(guān)部門通過信息反饋渠道，與供貨廠商取得聯(lián)系，徹底解決30CrMnTi 帶磁性的問題。