对于微波加热高碳铬铁粉固相无渣脱碳工艺,物料的脱碳效果主要取决于其吸收微波的能力,吸波性越好,物料升温速率越快,反应也越彻底。高碳铬铁粉在微波场中的吸波能力与其电磁性能有着紧密的联系。此外,高碳铬铁粉的高温脱碳过程在一定程度上也取决于其固相显微结构。在实际工业生产中,熔融高碳铬铁由于不同部位冷却速率存在较大的差异使其固相显微结构呈现多样化,显微结构又是决定其电磁性能的主要因素;然而目前冷却速率、显微结构及电磁性能之间的关系尚未明确。本文采用光学显微镜、X-射线衍射仪、电子探针及矢量网络分析仪分别对置于电阻炉、空气和水浴中冷却的高碳铬铁的固相显微结构及其粉料在1~18GHz微波频段内的电磁性能进行了研究并加以比较,以确定出最佳的微波加热原料,这对微波加热高碳铬铁粉固相脱碳工艺的发展有着重要的指导意义。考虑到变频加热的潜在应用,本文对常规微波加热频率2.45 GHz以外的其余频率下高碳铬铁粉的电磁性能也进行了讨论研究。(1)高碳铬铁固相显微结构的研究结果表明,不同冷却速率下获得的高碳铬铁均主要由初生相(Cr,Fe)7C3,共晶相(Cr,Fe)7C3-CrFe及石墨相组成;随着冷却速率的提高,初生相晶粒尺寸逐渐减小,但其含量百分比却趋于增大;水冷样品的初生相晶粒垂直于凝固界面生长,而炉冷、空冷样品的初生相晶粒无固定生长方向;非平衡凝固抑制了空冷、水冷过程中包晶相(Cr,Fe)23C6的析出,却促进了亚稳定共晶相(Cr,Fe)23C6-CrFe的形成。炉冷样品的初生相和共晶区中均有片状石墨相析出;而空冷、水冷样品仅共晶区中有片状石墨相析出。随着冷却速率的提高,(Cr,Fe)7C3中Cr,Fe的质量比逐渐减小,而(Cr,Fe)23C6,CrFe中Cr,Fe的质量比呈现相反的变化趋势;Si,Mn,Ti等杂质元素在高碳铬铁物相中的掺杂量与冷却速率无明显关系。(2)高碳铬铁粉电磁性能的研究结果表明,随着冷却速率的提高,高碳铬铁粉的相对复介电常数实部与虚部在大多数频率下均呈现增大的趋势。在14~18 GHz的高频范围内,三组粉料的相对复介电常数实部均因极化而产生了明显的负峰,虚部则在相应的频率上因极化弛豫而产生了较强的谐振峰。同一频率下相对复磁导率实部随冷却速率变化的趋势与相对复介电常数相反。依据铁磁共振理论,三组样品的磁导率虚部在低频及高频波段内,因固有共振而产生共振峰;且随着冷却速率的提高,共振频率呈增大的趋势。三组样品的反射损耗均随着冷却速率的提高而减小。在2.45GHz的微波加热频率下,炉冷、空冷及水冷样品的反射损耗分别为-2.57 dB、-2.38 dB、-2.17 dB,均能满足正常的物料加热要求。水冷高碳铬铁粉在2.45GHz频率下,介电损耗因子、磁损耗因子均大于另两组粉料,具有较好的微波加热效果,为微波加热高碳铬铁粉固相脱碳工艺的最佳原料。