HomeЛегированная сталь › Стали и сплавы с особыми магнитными свойствами

Стали и сплавы с особыми магнитными свойствами

Стали и сплавы с особыми магнитными свойствами Важнейшими характеристиками стали, которыми мы определяем ее магнитные свойства, являются:

1) магнитное насыщение (Вт = 4t.J) в гс, указывающее на максимальную магнитную индукцию;

 

2) остаточная индукция (Вг) в гс, т. е. индукция, сохраняющаяся в образце после его намагничивания и снятия намагничивающего поля. Практически остаточная индукция является той полезной величиной, которую стремятся сохранить в постоянном магните после его намагничивания;

 

3) коэрцитивная сила (Не), т. е. напряженность поля в эрстедах, которая должна быть приложена к образцу в обратном направлении, чтобы сделать его остаточную индукцию равной нулю, т. е. его размагнитить;

 

4) магнитная проницаемость

 

Величина магнитной проницаемости у так называемых немагнитных металлов (Си, Pb, А1 и др.) близка к единице, у железа, никеля и кобальта, представляющих ферромагнитные металлы, достигает значений порядка нескольких тысяч.

 

В зависимости от величины магнитной проницаемости и задерживающей (коэрцитивной) силы ферромагнитные материалы разделяются на два вида:

а) магнитнотвердые, обладающие большой коэрцитивной силой и относительно малой магнитной проницаемостью;

2) магнит номягкие, имеющие малую задерживающую силу и высокую магнитную проницаемость.

 

Магнитнотвердые сталь и сплавы. Они применяются для изготовления постоянных магнитов. Представителем магнитнотвердой стали является нелегированная сталь (1,2-1,5% С), которая после закалки на мартенсит обнаруживает достаточно высокую коэрцитивную силу и остаточную индукцию. Однако ее малая прокаливаемость, непостоянство свойств вследствие старения делают ее применимой лишь для изготовления магнитов неответственного назначения небольшой толщины.

 

Для изготовления постоянных магнитов для приборов ответственного назначения и измерительной аппаратуры обычно используется сталь, легированная хромом и вольфрамом, а также специальные сплавы, химический состав и свойства  видно, что магнитные свойства сплавов «алии» и «алнико» {алюминий, никель, кобальт) значительно превосходят свойства магнитнотвердой легированной стали.

 

Неслучайно поэтому эти сплавы и особенно «алии», как не требующий для своего изготовления дорогостоящего кобальта, получают все расширяющееся применение в технике.

Следует, однако, отметить, что сплавы типа «алии» имеют ряд существенных технологических недостатков. Они характеризуются высокой хрупкостью, отсутствием ковкости и трудно обрабатываются резанием в связи с их большой твердостью (Rc 45-50). Поэтому постоянные магниты из этих сплавов изготовляются путем литья или методами порошковой металлургии.

Небезынтересно указать, что существуют сплавы, у которых коэрцитивная сила может достигать 5000 а и более. Таковыми являются, например, сплав висмута с марганцем («висмутит») и так называемые гейслеровы сплавы (Ag-Мп-А1).

 

Магнитномягкие сталь и сплавы. Наряду с высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой к этой стали и сплавам, если они в условиях службы подвергаются намагничиванию переменным током, предъявляются требования в отнопюнии обеспечения минимальных энергетических потерь при перемагничивании (потери на гистерезис). Весьма существенным здесь является также высокое удельное электросопротивление, с увеличением которого уменьшаются потери на паразитные вихревые токи.

 

К магнитомягким материалам относится прежде рсего технически чистое железо с минимальным количеством примесей, как, например, железо Армко, «ВИТ» или электротехническое железо. Но его превосходят легированные стали или сплавы. Промышленное электротехническое железо применяется для изготовления сердечников и полюсов электромагнитов и различного назначения реле.

 

Оно имеет удовлетворительные магнитные свойства — задерживающую силу около 0,8 $ и максимальную магнитную проницаемость порядка 500 гс/э. Однако такое железо имеет невысокое электросопротивление и, следовательно, большие потери на вихревые токи. Последнее определяет нецелесообразность его применения для сердечников трансформаторов и деталей динамомашин, работающих в условиях многократного пере-магничивания. Для указанных изделий применяется малоуглеродистая легированная кремнием трансформаторная и динамная сталь (железо).

 

Трансформаторная сталь выпускается в виде листов толщиной 0,05-0,5 мм и ленты толщиной 0,08-0,05 мм. В связи с высоким содержанием Si (табл. 20) сталь относится к ферритному классу и, следовательно, не имеет превращений в твердом состоянии, что является в данном случае благоприятным, так как в этой стали стремятся вырастить возможно более крупное зерно, увеличивающее магнитную проницаемость.

 

Для получения крупного зерна применяют специальный отжиг, производимый после прокатки. Ввиду отсутствия у трансформаторной стали аллотропических превращений выращенное при отжиге крупное зерно удается сохранить без изменений при охлаждении до комнатной температуры.

 

Вместе с тем присутствующий в этой стали Si, находясь в твердом растворе (в феррите), повышает электрическое сопротивление и, следовательно, уменьшает потери на вихревые токи.

 

Трансформаторная сталь обычно имеет коэрцитивную силу 0,5-0,6 э, максимальную магнитную проницаемость 6000-8000 гс/э при удельном сопротивлении 0,55-0,60 ом/мм2-м. Такое сочетание свойств позволяет ее рассматривать как лучший материал для сердечников трансформаторов. Недостаток этой стали, кроме трудностей изготовления, заключается в чрезвычайно высокой хрупкости.

 

Это обстоятельство исключает возможность использования трансформаторной стали для деталей динамомашин, несмотря на то, что с точки зрения физических свойств ее применение было бы крайне целесообразно.

 

Для деталей динамомашин используется менее хрупкая динамная сталь (табл. 20), относящаяся к полуферритному классу, в связи с более низким, чем у трансформаторной стали, содержанием кремния. По своим магнитным и электрическим свойствам динамная сталь заметно уступает трансформаторной, но зато превосходит ее в отношении меньшей хрупкости, а также с точки зрения технологии изготовления.

 

Производство динамной стали значительно проще, чем трансформаторной, и поэтому она дешевле последней. Магнитномягкие сплавы, характеризующиеся высокой начальной магнитной проницаемостью, сильно намагничиваются даже в слабых магнитных полях. Типичным представителем этого вида сплавов является пермаллой — сплав железа с никелем в количестве 78% Ni,

 

Немагнитная сталь. Она применяется как высокопрочный материал для деталей машин и аппаратов, в которых недопустимо проявление ферромагнетизма.

В практике получила наибольшее распространение никелевая немагнитная сталь марки Н23, содержащая до 0,3% С, ~23% Ni и ~2,5% Сг, относящаяся к аустенитному классу.

Никелевая сталь марки Н23 обладает также повышенной устойчивостью против коррозии в морской воде. Недостатком ее является высокая стоимость.

 

Для понижения стоимости немагнитной стали некоторое количество никеля в ней заменяется Мп и Сг. Типичная Ni-Мп-Сг негтнитная сталь марки Н12Х4Г5 имеет следующий основной состав: ~0,5% С, ~5,0% Мп, ~4,0% Сг, -. 12,0% Ni.

Недостаток этой стали-пониженная обрабатываемость режущим инструментом.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.