電磁純鐵是一種廣泛使用的軟磁材料，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度較高，適合制作在強(qiáng)磁場(chǎng)中工作的磁性零件。電磁純鐵材料價(jià)格便宜，熱處理工藝簡(jiǎn)單，目前在民機(jī)產(chǎn)品中的應(yīng)用普遍。但是，電磁純鐵材料的合金元素含量幾乎為零，不存在合金強(qiáng)化相，其硬度在鐵金屬中是最低的。電磁純鐵常用作電磁閥的外殼、銜鐵、閥芯、活動(dòng)鐵芯等零件。電磁閥的結(jié)構(gòu)及執(zhí)行動(dòng)作，大體類(lèi)似于一個(gè)小型的作動(dòng)器。同時(shí)電磁純鐵零件起著一般結(jié)構(gòu)件，甚至傳動(dòng)件的作用，必須具有一定的機(jī)械強(qiáng)度以及較好的耐磨性。電磁閥中有很多電磁純鐵零件工作時(shí)相互之間進(jìn)行著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生表面摩擦，如材料硬度不夠，會(huì)嚴(yán)重影響器件的工作壽命，所以，必須對(duì)純鐵材料的表面進(jìn)行強(qiáng)化。滲氮工藝可提高純鐵的表面硬度。然而，對(duì)電磁純鐵進(jìn)行滲氮處理，存在降低其磁性能的風(fēng)險(xiǎn)，因此，尋找合適的滲氮工藝在提高純鐵材料的表面硬度的同時(shí)保持其磁性能在實(shí)際使用所需要求范圍之內(nèi)，十分必要。
科研工作者針對(duì)民用飛機(jī)中飛控伺服作動(dòng)器強(qiáng)磁場(chǎng)中工作的特點(diǎn)，優(yōu)化滲氮工藝，在保證B5000、B10000、矯頑力和最大磁導(dǎo)率的磁性能要求的同時(shí)，表面硬度提高到900 HV以上，取得了良好結(jié)果。他們的研究采用的是 DT4A 電磁純鐵材料，表面粗糙度控制在 1.6 μm，試樣滲氮前進(jìn)行 900 ℃ 退火，退火后表面硬度為 120 HV0.01，滲氮介質(zhì)為純氨氣，在充入滲氮介質(zhì)前，試樣在350℃保溫 40 min，保溫期間充入壓縮空氣，滲氮完成后，充入 110 kPa 壓力氮?dú)饫鋮s至150℃以下出爐。
滲氮后表面致密層的均勻性和厚度是決定純鐵滲氮后硬度的最關(guān)鍵因素，滲氮工藝必須保證形成連續(xù)的表面致密層，厚度應(yīng)在5 μm 以上。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在以下工藝條件下：溫度450℃、保溫時(shí)間240min、氨氣分解率6 ～ 7/%，可以獲得這個(gè)表面致密層。X 射線衍射表明，表面相組成為 γ'相、Fe3N (ε相)和 α 相，在表面形成了致密的連續(xù) γ'相和ε 相的混合層。混合層的存在提高了試樣的表面硬度。測(cè)試證明，表面硬度達(dá)到了HV0.01 = 986。滲氮時(shí)間的增加可使混合層厚度也增加，但在達(dá)到5 μm 左右后幾乎不再加厚。
對(duì)試樣進(jìn)行磁性能測(cè)試表明，試樣低磁性能 B500和 B1000分別下降了16% 和10% ，中磁性能 B2500下降了 4% ，但強(qiáng)磁性能 B5000和 B10000僅下降 1.5% 和 1%。與 GB /T 6983—1986《電磁純鐵棒材技術(shù)條件》中的技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)比，低磁性能和中磁性能偏低，但強(qiáng)磁性能能滿足國(guó)標(biāo)要求；試樣的矯頑力和最大磁導(dǎo)率也滿足國(guó)標(biāo)要求。
上述研究證明，針對(duì)飛控伺服作動(dòng)器中電磁純鐵材料強(qiáng)磁場(chǎng)工作的要求，通過(guò)調(diào)整滲氮工藝參數(shù)，試樣在滲氮后可以達(dá)到強(qiáng)磁性能、矯頑力和最大磁導(dǎo)率的技術(shù)指標(biāo)，可以滿足其磁性能和硬度的綜合要求，使電磁純鐵零件的表面耐磨性問(wèn)題得以解決，實(shí)現(xiàn)民機(jī)飛控伺服作動(dòng)器產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命。