電磁純鐵是一種廣泛使用的軟磁材料，它的磁感應(yīng)強度較高，適合制作在強磁場中工作的磁性零件。電磁純鐵材料價格便宜，熱處理工藝簡單，目前在民機產(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、活動鐵芯等零件。電磁閥的結(jié)構(gòu)及執(zhí)行動作，大體類似于一個小型的作動器。同時電磁純鐵零件起著一般結(jié)構(gòu)件，甚至傳動件的作用，必須具有一定的機械強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相互之間進行著相對運動，發(fā)生表面摩擦，如材料硬度不夠，會嚴重影響器件的工作壽命，所以，必須對純鐵材料的表面進行強化。滲氮工藝可提高純鐵的表面硬度。然而，對電磁純鐵進行滲氮處理，存在降低其磁性能的風(fēng)險，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保持其磁性能在實際使用所需要求范圍之內(nèi)，十分必要。
科研工作者針對民用飛機中飛控伺服作動器強磁場中工作的特點，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，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 壓力氮氣冷卻至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。通過對比試驗，發(fā)現(xiàn)在以下工藝條件下：溫度450℃、保溫時間240min、氨氣分解率6 ～ 7/%，可以獲得這個表面致密層。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。測試證明，表面硬度達到了HV0.01 = 986。滲氮時間的增加可使混合層厚度也增加，但在達到5 μm 左右后幾乎不再加厚。
對試樣進行磁性能測試表明，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)要求進行對比，低磁性能和中磁性能偏低，但強磁性能能滿足國標要求；試樣的矯頑力和最大磁導(dǎo)率也滿足國標要求。
上述研究證明，針對飛控伺服作動器中電磁純鐵材料強磁場工作的要求，通過調(diào)整滲氮工藝參數(shù)，試樣在滲氮后可以達到強磁性能、矯頑力和最大磁導(dǎo)率的技術(shù)指標，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題得以解決，實現(xiàn)民機飛控伺服作動器產(chǎn)品的長壽命。