Магнитные стали и сплавы доклад

Обновлено: 18.05.2024

Проницаемость зависит от соотношения Р =〜(ГН / м). В зависимости от магнитных свойств магнитные материалы подразделяются на диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные. В диамагнитных материалах, включая Cu, Ag, Zn, Hg, etc., Р 1.Ферромагнитные материалы: Fe, Ni, Co и их сплавы, Cr и Mn и другие сплавы характеризуются высокой магнитной проницаемостью. Намагничивание десятков и сотен ферромагнитных материалов Тысячи времен первоначально магнитная прочность Поле нити накала.

Магнитные сталь и сплав согласно значению ХК и И. Они делятся на магнитно-твердые (используются для постоянных магнитов) и мягкие (используются для переменной намагниченности). Людмила Фирмаль

Для сердечников, трансформаторов, электродвигателей, генераторов, слаботочных деталей). Легирование может увеличить магнитную твердость (увеличение Hs). Если в ферромагнетике образуется только твердый раствор, то магнитная твердость (и он) несколько повышается. Однако, когда образуется 2-я фаза (превышающая предел растворимости), магнитная твердость (и Hc) увеличивается significantly. In в этом случае магнитная твердость сплава(и 15.13 зависимость магнитной индукции от магнитного поля： 1-гистерезисная кривая. Первичная кривая ns.)

Изменение структуры (напряжения кристаллической решетки вследствие упрочнения или фазового превращения, измельчения зерна и др.), увеличение твердости сплава, увеличение магнитной твердости(и Hc) в то же время. Магнитные твердые стали и сплавы характеризуются широкими петлями гистерезиса, большими Br и He, а также небольшим p. Оптимальной структурой магнитотвердой стали является мартенсит (содержащий мелкие частицы цементита или карбида), который получают после закалки или старения. Жесткие магнитные материалы применяются при изготовлении постоянных магнитов для электротехнической и радиотехнической аппаратуры (магниты, различные измерительные приборы, реле, магнитные запоминающие устройства, запоминающие устройства, вычислительные устройства, электронные вычислительные машины).

Чем выше значение B, тем выше магнитная энергия образца, и тем выше Hc. Постоянные магниты изготовлены из высокоуглеродистой, легированной стали, специального сплава. Как показано, углеродистая сталь после закалки приобретает достаточные магнитные свойства (сталь U10-U12).Это связано с тем, что значение Hc значительно возрастает после закалки мартенситом в результате напряжений в кристаллической решетке. Однако, из-за своей низкой прокаливаемости, тенденции вызревания, и потери магнитных свойств, легированная сталь более эффективна как магнитно трудный материал чем сталь углерода.

Магнитные сплавы очень твердые, хрупкие и не поддаются механической обработке. Эти магниты сплава сделаны путем бросать или спекать от порошка. Рисунок 15.14 гистерезисная кривая твердого сплава Co образует непрерывный твердый раствор с Ni, который усиливает магнитные свойства сплавов, содержащих высокое содержание He (см. Рисунок 15.14). Химический состав, основные свойства и назначение магнитотвердого сплава приведены в таблице. 15.14.

Стали EI269 обладают лучшими техническими свойствами и более высокой устойчивостью к коррозии, чем сталь 55G9N9HZ. Эти стали применяются при изготовлении электромеханических и приборных деталей, а также корпусов компасов. Химический состав немагнитной стали приведен в таблице. 15.18. Таблица 15. Восемнадцать Химический состав немагнитной стали Марка стали химический состав、％ Ку У. МН н Аль EI269. 0.50-0.60 4.0-5.5

Образовательный сайт для студентов и школьников

Свойства магнитной стали

Основным свойством этого вида стали является ферромагнитизм – так называется способность привлекать магнитные силовые линии, которую обеспечивает магнитопроницаемость. Она у магнитной стали достигает нескольких сотен тысяч, в то время как у обычного металла она чуть выше 1.
В зависимости от вида этого магнитного материала, другие его специальные свойства будут характеризоваться следующими показателями: магнитным потоком; напряженностью магнитного поля; магнитной индукцией.
Магнитные свойства стали определяются путем построения петли гистерезиса – графической кривой, выражающей зависимости между напряженностью магнитного поля и магнитной индукцией. Это необходимо для вычисления величина переменного магнитного поля, которое провоцирует возникновение в магнитной стали вихревых токов. А они, в свою очередь, нагревая магнитопроводы, приводят к потерям мощности. Именно поэтому все виды этого материала характеризуются показателями удельной потери.
Из всех металлов только Fe, Co, Ni обладают ферромагнетизмом - способностью сильно намагничиваться во внешнем магнитном поле.
Основными характеристиками магнитных сталей и сплавов являются остаточная индукция В(гаусс), коэрцитивная сила Н (эрстед), магнитная проницаемость μ, имеющие между собой такую зависимость:

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.
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.
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 Н они могут быть: магнитомягкие и магнитотвердые.
Зависимости величин коэрцитивной силы Hc и остаточной индукции Br, измеренных по предельной петле магнитного гистерезиса, а также максимальной магнитной проницаемостиμмакс, определенной по начальной кривой намагничивания, от нормальных напряжений сжатия и растяжения σ показаны на рис.1 (а,б,в) Эти зависимости можно представить как результат формирования магнитной текстуры напряжений, получившей также название наведенной магнитной анизотропии. При увеличении упругих напряжений сжатия происходит возрастание величины коэрцитивной силы и уменьшение значений остаточной индукции и максимальной магнитной проницаемости. При возрастании одноосных растягивающих напряжений коэрцитивная сила уменьшается, остаточная индукция и магнитная проницаемость увеличиваются. Таким образом, наблюдается отрицательный магнитоупругий эффект (σλs 50% текста реферата недоступно

Возможности ускорения научно-технического прогресса во многом зависят от рационального использования, улучшения качества уже существующих материалов и создания принципиально новых материалов, отвечающих требованиям новых поколений высокоэффективной техники. Особое место среди современных металлических материалов занимают стали и сплавы, т. е. материалы с заранее заданными особыми свойствами. Эти материалы находят широкое применение в отраслях промышленности, определяющих экономическое развитие страны в целом: в электро и радиотехнической, аэрокосмической и ядерной, электронной и приборостроительной, в отраслях промышленности, создающих средства связи и автоматизированные системы, а также ЭВМ и микропроцессоры. Без преувеличения можно сказать, что в настоящее время нет почти ни одной отрасли промышленности, ни одного научного и технического направления, где бы не применялись в том или ином качестве стали и сплавы.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3
1 Стали и сплавы с особыми свойствами……………………………………….4
2 Основные группы сталей и сплавов с особыми свойствами………………. 7
2.1 Магнитные стали и сплавы……………………………………………. 8
2.2 Магнито-мягкие и магнито-твердые стали и сплавы……………………..10
3 Сплавы с высоким электрическим сопротивлением…………………. 11
3.1 Сплавы с заданным коэффициентом теплового расширения…………….11
3.2 Сплавы с заданными упругими свойствами……………………………….12
Заключение ……………………………………………………………………. 13
Список использованных источников и литературы…………………………..14

Прикрепленные файлы: 1 файл

РФ.doc

Министерство образования и науки РФ

Новокузнецкий институт (филиал)

федерального государственного бюджетного

высшего профессионального образования

Студент группы ЭП-10

ПО ОСНОВАМ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ

1 Стали и сплавы с особыми свойствами……………………………………….4

2 Основные группы сталей и сплавов с особыми свойствами………………. 7

2.1 Магнитные стали и сплавы……………………………………………. . 8

2.2 Магнито-мягкие и магнито-твердые стали и сплавы……………………..10

3 Сплавы с высоким электрическим сопротивлением…………………. .11

3.1 Сплавы с заданным коэффициентом теплового расширения…………….11

3.2 Сплавы с заданными упругими свойствами……………………………….12

Список использованных источников и литературы…………………………..14

Цель моего реферата заключается в изучении сталей и сплавов с особыми свойствами.

1 Стали и сплавы с особыми свойствами

К этому классу относятся стали и сплавы, обладающие характерными, присущими только им свойствами, и находящие применение в практике соответственно этим свойствам в особых случаях (почему их называли раньше также сталями особого назначения). В зависимости от характера свойств различают следующие группы сталей:

1) нержавеющую сталь;

2) жаростойкую и жаропрочную сталь;

3) сталь с высоким сопротивлением износу;

4) сталь и сплавы с определенными магнитными свойствами;

5) сплавы высокого электрического сопротивления;

6) сплавы с особыми тепловыми свойствами.

Свойства стали и сплавов зависят от их химического состава, состояния и структуры. Поскольку кардинальное изменение указанных свойств в полезном направлении достигается лишь в результате введения в сталь значительных количеств легирующих элементов, для стали с особыми свойствами, как правило, характерно высокое содержание легирующих элементов.

Если при этом сталь легируется элементами группы никеля, которые, как известно, расширяют область твердого раствора (аустенита) и понижают мартенситную точку М, будем получать стали аустенитного класса. Если же сталь легируется элементами группы хрома, замыкающими область твердых растворов, при незначительном содержании углерода, будут получаться стали ферритного класса.

К этим двум классам относится большая часть сталей с особыми свойствами. 4

Наряду со сталью, особыми свойствами обладают также некоторые сплавы легирующих элементов, в которых железо содержится в незначительных количествах или даже совершенно отсутствует; углерод же иногда присутствует лишь как неизбежная и даже вредная примесь. Понятно, что их уже нельзя считать сталью и необходимо рассматривать как сплавы с особыми свойствами.

Сталь и сплавы с особыми свойствами находят широкое применение в машиностроении, приборостроении, химической и электротехнической промышленности и играют важную роль в современной технике.

Магнитные стали и сплавы в зависимости от коэрцитивной силы и магнитной проницаемости делят на магнитно-твердые и магнитно-мягкие. Магнитно-твердые стали и сплавы применяют для изготовления постоянных магнитов; имеют большую коэрцитивную силу. Это высокоуглеродистые и легированные стали, специальные сплавы. Углеродистые стали (У10-У12) после закалки имеют достаточную коэрцитивную силу (Нс=5175 А/м), но, так как они прокаливаются на небольшую глубину, их применяют для изготовления небольших магнитов. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми прокаливаются значительно глубже, поэтому из них изготовляют более крупные магниты. Магнитные свойства этих сталей такие же, как и углеродистых. Хромокобальтовые стали (например, марки ЕХ5К5) имеют более высокую коэрцитивную силу – Нс=7166 А/м. Магнитные сплавы, например ЮНДК24 (9% А1, 13,5% Ni; 3% Си; 24% Со; остальное железо), имеют очень высокую коэрцитивную силу – Нс=39 810 А/м, поэтому из них изготовляют магниты небольшого размера, но большой мощности.

Магнитно-мягкие стали и сплавы. Магнитно-мягкие стали и сплавы имеют малую коэрцитивную силу и большую магнитную проницаемость. К ним относят электротехническое железо и сталь, железоникелевые сплавы (пермаллои). 5

Железоникелевые сплавы (пермаллои) содержат 45-80% Ni, их дополнительно легируют Сг, Si, Mo. Магнитная проницаемость этих сплавов очень высокая. Например, у пермаллоя марки 79НМ (79% Ni; 4% Mo) μ=175,15∙109 ГГн/м. Применяют пермаллои в аппаратуре, работающей в слабых электромагнитных полях (телефон, радио).

Ферриты – магнитно-мягкие материалы, получаемые спеканием смеси порошков ферромагнитной окиси железа Fe203 и окислов двухвалентных металлов (ZnO, NiO, MgO и др.). В отличие от других магнитно-мягких материалов у ферритов очень высокое удельное электросопротивление, что определяет их применение в устройствах, работающих в области высоких и сверхвысоких частот. Сплавы с высоким электрическим сопротивлением. Их применяют для изготовления электронагревателей и элементов сопротивлений (резисторов) и реостатов. Сплавы для электронагревателей обладают высокой жаростойкостью, высоким электрическим сопротивлением, удовлетворительной пластичностью в холодном состоянии.

Указанным требованиям отвечают железохромоалюминиевые сплавы, например, марок Х13Ю4 (≤0,15% С; 12-15% Сг; 3,5-5,5% А1), 0Х23Ю5 (≤0,05% С; 21,5=23,5% Сг; 4,6-5,3% А1), и никелевые сплавы, например, марок Х15Н60 - ферронихром, содержащий 25% Fe, Х20Н80 - нихром.

Стойкость нагревателей из железохромоалюминиевых сплавов выше, чем у нихромов. Сплавы выпускают в виде проволоки и ленты, применяют для бытовых приборов (сплавы Х13Ю4, Х15Н60, Х20Н80), а также для промышленных и лабораторных печей (0Х23Ю5). Сплавы с заданным коэффициентом теплового расширения. Они содержат большое количество никеля. Сплав 36Н, называемый инваром (≤0,05% С и 35-37% Ni), почти не расширяется при температурах от -60 до +100°С. Его применяют для изготовления деталей приборов, требующих постоянных размеров в интервале климатических изменений температур (детали геодезических приборов и др.) Сплав 29НК, называемый коваром (≤0,03% С; 28,5-29,5% Ni; 17-18% Со), имеет низкий коэффициент теплового расширения в интервале температур от -0° до +420°C. Его применяют для изготовления деталей, впаиваемых в стекло при создании вакуумноплотных спаев. Сплавы с заданными упругими свойствами. К таким сплавам относят сплав 40КХНМ (0,07-0,12% С; 15-17% Ni; 19-21% Сг; 6,4-7,4% Мо; 39-41% Со). Это высокопрочный с высокими упругими свойствами, немагнитный, коррозионностойкий в агрессивных средах сплав. Применяют его для изготовления заводных пружин часовых механизмов, витых цилиндрических пружин, работающих при температурах до 400°С.

2 Основные группы сталей и сплавов с особыми свойствами

2.1 Магнитные стали и сплавы

Ферромагнетизмом (способностью в значительной степени сгущать магнитные силовые линии) обладают железо, кобальт и никель. Эта способность характеризуется магнитной проницаемостью. У ферромагнитных материалов относительная магнитная проницаемость достигает десятков и сотен тысяч единиц, для других материалов она близка к единице. Магнитные свойства материала характеризуются остаточной

индукцией и коэрцитивной силой. Остаточной индукцией называют магнитную индукцию, остающуюся в образце после его намагничивания и снятия внешнего магнитного поля. Размерность остаточной индукции Тл (тесла). 1Тл=1 Н/(А • м). Коэрцитивной силой Нс называют значение напряженности внешнего магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферромагнитного вещества. Размерность коэрцитивной силы А/м. Она определяет свойство ферромагнетика сохранять остаточную намагниченность. Магнитные стали и сплавы в зависимости от коэрцитивной силы и магнитной проницаемости делят на магнитно-твердые и магнитно-мягкие.

2.2 Магнито-мягкие и магнито-твердые стали и сплавы

Сплавы магнитно-мягкие - это ферромагнитные сплавы, характеризующиеся узкой петлей гистерезиса, они обладают высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. Условно считается, что она не превышает 1000-1200 А/м. Сплавы используют в качестве сердечников магнитопроводов, а также магнитных экранов аппаратуры радиосвязи, радиолокации, автоматики и др. По основным магнитным, электрическим, механическим свойствам прецизионные магнитно-мягкие сплавы подразделяют на 12 групп :

1) сплавы с наивысшей магнитной проницаемостью в слабых полях;

2) сплавы с высокой магнитной проницаемостью;

3) сплавы с повышенным удельным электрическим сопротивлением;

4) сплавы с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией насыщения;

5) сплавы с прямоугольной петлей гистерезиса; сплавы с высокой индукцией насыщения;

6) сплавы с низкой остаточной индукцией;

7) сплавы с повышенной деформационной стабильностью и износостойкостью;

8) сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР);

9) сплавы с высокой коррозионной стойкостью;

10) сплавы с высокой магнитострикцией;

11) термомагнитные сплавы и материалы;

12) сплавы для работы на сверхвысоких частотах.

Магнитные свойства магнитно-мягких сплавов определяются химическим составом, структурой и текстурой сплава после окончательной термической обработки. Некоторые свойства (намагниченность насыщения, температура Кюри) сравнительно слабо изменяются при небольших изменениях состава и обычно не зависят от условий изготовления и термической обработки. Другие характеристики, такие как проницаемость, коэрцитивная сила, потери на гистерезис, сильно зависят от этих факторов. Поэтому нормируемые ГОСТом и техническими условиями свойства магнитно-мягких сплавов гарантируются после изготовления изделия (магнитопровода) из нагартованной ленты (листа, прутка) и после термической обработки в нормируемых условиях по рекомендованному режиму. В связи с высокой чувствительностью основных магнитных свойств к локальным или макроскопическим воздействиям, вызывающим пластическую или упругую деформацию (вырубка, рихтовка пластин, резка и навивка ленты, зачистка, сверление отверстий, сварка, электроизоляционное покрытие и т.д.), все технологические операции по изготовлению магнитопроводов необходимо проводить до окончательной термической обработки.

Магнитно-твердые сплавы обладают высокой магнитной энергией и в соответствии с главными областями их применения подразделяются на 4 группы :

1) сплавы для постоянных магнитов;

2) для активной части роторов гистерезисных электродвигателей;

3) для элементов памяти систем управления автоматизации и связи;

4) для носителей магнитной записи информации.

Постоянные магниты используют для создания заданной напряженности магнитного поля или заданного магнитного потока в определенном рабочем пространстве. Магнитное состояние сплавов для постоянных магнитов описывается параметрами кривой размагничивания предельного гистерезисного цикла. Максимальная энергия постоянного магнита, которую можно получить для данного материала определяется максимальным произведением (ВН)maхиз этой кривой. При определенных значениях Вrи Нс произведение (ВH)mах тем больше, чем больше выпуклость петли гистерезиса от Br до Нс. Эта выпуклость определяется отношением (ВH)mах /BrHc. Поэтому в стандартах и технических условиях, кроме Вr и Нс, оговаривают также (ВН) mах. Повышение выпуклости достигают созданием одноосной анизотропии, при которой направление легкого намагничивания по возможности совпадает с тем направлением постоянного магнита, вдоль которого он намагничен. Реализация такого совпадения возможна только для некоторых сплавов.

Среди металлов есть такие, которые обладают свойствами намагничивания. К ним относятся железо, никель и кобальт. Гадолиний приобретает ферромагнитные свойства при температуре ниже 0 о С. При добавлении в сплав этих элементов получается магнитная сталь. Кроме того, они характеризуются наличием остаточной индукции и коэрцитивной силы.

Магнитные стали и сплавы

Все сплавы, обладающие магнетизмом, можно разделить на 2 вида:

Твердые стали соответствуют ГОСТ 6862-71 и из них производят постоянные магниты. Для этого используют высокоуглеродистые вещества, легированные хромом или хромом и кобальтом.

Сплавы на основе железа также можно использовать для производства магнитов постоянного поля. Примером может стать материал альнико, где 54% составляет железо.

Магнитомягкие - так по-другому называют электротехнические стали. Они должны соответствовать ГОСТ 21427-75. Такие магнитные стали применяют для работы в переменных полях, там, где происходит намагничивание без перерыва. Магнитотвердые материалы владеют существенной остаточной индукцией, высокой коэрцитивной силой. Малая магнитная проницаемость становится дополнительным свойством сплава.

Из материала изготавливают сердечники катушек электромагнитов и трансформаторов. Для этого подходят кремнистые и низкоуглеродные сплавы.

Магнитную сталь маркируют четырехзначным числом. Первое число определяет структуру и вид прокатки. Второе — содержание кремния. Третье число определяет тепловые потери, четвертое - код нормируемого параметра.

Для работы в переменных полях можно использовать магнитную сталь на основе железа или никеля. Примером такого материала является альсифер.

Ферриты

Для сокращения электрических потерь используют повышение удельного сопротивления. Магнитная сталь играет важную роль в современном производстве. Большим сопротивлением обладают магнитные материалы — ферриты.

Ферриты получают из оксидов методом порошковой металлургии. Такие материалы обладают свойствами ферромагнетика и диэлектрика, что позволяет их использовать там, где применяются высокие и сверхвысокие частоты.

Себестоимость ферритных сердечников ниже, чем остальных, благодаря автоматизации производства. Сплавы можно подразделить на 4 группы:

спеченные;
деформируемые;
литые;
прессмагниты.

Сплавы

Магнитная сталь для постоянного магнита должна обладать достаточным объемом углерода, который находится в твердом растворе. Такие сплавы называются деформируемыми. Самыми простыми и дешевыми считаются высокоуглеродистые материалы. Добавка кобальта увеличивает магнитные свойства стали.

К литым относятся сплавы на основе Fe—Ni—A1. Более 80% магнитов изготовляется из такого материала. Самые качественные сплавы этой группы обладают очень мощным магнетизмом. Они отличаются от углеродистой и хромистой магнитной стали.

Маленькие магниты производят методом спекания. Для этого потребуется никель, алюминий и железо высокой чистоты. Они славятся повышенной твердостью. Таким методом создают магниты из магнитотвердых ферритов. Наибольшую популярность получили бариевые ферриты из-за высоких магнитных свойств и приемлемой цены.

Стали и сплавы с магнитными свойствами. Магнитные стали и сплавы делятся на две группы: магнитотвердые и магнитомягкие.

Магнитотвердые стали и сплавы обладают высоким значением коэрцитивной силы Н_с и остаточной индукции В_r_. Они применяются для изготовления постоянных магнитов. Постоянные магниты небольших размеров делают из углеродистых заэвтектоидных сталей УЮ-У12.

Коэрцитивная сила углеродистых сталей резко возрастает после закалки на мартенсит вследствие появления больших напряжений.

У стали У12 после закалки в воде Н_с = 4800 А/м, В_r = 0,8 Тл. Однако низкая прокаливаемость, малая стабильность остаточной индукции привели к вытеснению углеродистых сталей легированными.

Легирование металла вызывает повышение магнитной твердости (т.е. коэрцитивной силы). Коэрцитивная сила возрастает при образовании в твердом растворе второй фазы, с повышением дискретности второй фазы, при возникновении напряжений в кристаллической решетке, при измельчении зерна.

В настоящее время для изготовления постоянных магнитов широко используют стали, легированные хромом, вольфрамом, кобальтом или совместно несколькими элементами (ЕХЗ, ЕХ7В6, ЕХ5К5). Буквой Е обозначается магнитная сталь.

Для получения высоких магнитных свойств стали подвергают сложной термической обработке, состоящей из нормализации, закалки в масле или в воде и низкотемпературного отпуска (при 100°С в течение 10-24 ч).

Обработка холодом повышает магнитные свойства, так как устраняет немагнитный (парамагнитный) аустенит.

Отпуск несколько снижает коэрцитивную силу, но обеспечивает стабильность магнитных свойств в процессе эксплуатации.

Высокие магнитные свойства имеют железоникелькобальтовые сплавы, в частности магнит (8% А1, 24% Со, 14% Ni, 3% Си, остальное железо).

Магниты из этого сплава получают литьем, так как сплав не поддается деформации и обработке резанием. Сплав подвергают закалке в магнитном поле. Сущность закалки в следующем. Нагретый до 1300°С сплав помещают между полюсами электромагнита напряженностью 160 А/м и охлаждают до температуры ниже 500°С, дальнейшее охлаждение проводят на воздухе. После такой обработки сплав обладает анизотропией магнитных свойств.

Магнитные свойства достигают высокого уровня в том направлении, в котором действовало внешнее магнитное поле при закалке. Затем сплав подвергают отпуску при 600 °С. Магнитные свойства: Я = 40 000 А/м, В_г = 1,2 Тл.

Последнее время находят применение сплавы на основе кобальта (52% Со, 14% V, остальное железо). Сплав поставляется в виде лент, полос и т.д.

Магнитомягкие сплавы и стали имеют низкую коэрцитивную силу и высокую магнитную проницаемость. Их применяют для изготовления сердечников, магнитных устройств, работающих в переменных магнитных полях. Магнитомягкие материалы должны иметь однородную (гомогенную) структуру, крупное зерно.

Незначительный наклеп сильно снижает магнитную проницаемость и повышает коэрцитивную силу. Поэтому магнитомягкие сплавы для снятия напряжений и искажений структуры подвергают рекристаллизационному отжигу.

Широкое применение получило чистое железо, в котором содержание углерода и всех примесей строго ограничено. Железо применяют для изготовления сердечников реле, электромагнитов постоянного тока, полюсов электрических машин и др.

Широкое применение в промышленности нашла электротехническая сталь — сплав железа с кремнием (0,05—0,005% С, 1,0— 1,8% Si). Легирование кремнием повышает электросопротивление стали и тем самым уменьшает потери на вихревые токи, повышает магнитную проницаемость, снижает коэрцитивную силу и потери на гистерезис, способствует росту зерна, улучшает магнитные свойства за счет графитизирующего действия.

Электротехническую сталь для снятия наклепа после прокатки и для укрупнения зерна подвергают отжигу при 1100-1200 °С в атмосфере водорода.

При рубке листов, резке, штамповке, гибке магнитные свойства ухудшаются. Для восстановления магнитных свойств электротехнической стали рекомендуется отжиг при 750—800 °С в течение 2 ч с медленным (- 50 град/ч) охлаждением до 400 °С. При этом необходимо исключить окисление и науглероживание стали.

Электротехническую сталь изготавливают в виде листов толщиной от 1 до 0,05 мм.

Железоникелевые сплавы (от 40 до 80% Ni) — пермаллои — имеют высокую магнитную проницаемость, что очень важно для приборов, работающих в слабых полях (радио, телефон, телеграф). Магнитные свойства пермаллоя сильно зависят от термической обработки.

Для улучшения магнитных свойств после механической обработки пермаллои подвергают отжигу при 1100—1200 "С в вакууме или атмосфере водорода. При этом укрупняется зерно, устраняются остаточные напряжения и удаляются примеси углерода.

Охлаждение в магнитном поле также ведет к повышению магнитных свойств.

Немагнитные стали. В электромашиностроении и приборостроении многие детали изготавливают из немагнитных сталей. Раньше для этой цели применяли цветные металлы, а теперь широко используют немагнитные аустенитные стали. Применение этих сталей резко снижает стоимость деталей, а также повышает механические свойства и уменьшает потери на вихревые токи в электроаппаратуре.

Применение марганцовистой аустенитной износоустойчивой стали (11ОГ13Л) в качестве немагнитной ограничивается ее плохой обрабатываемостью резанием, что обусловлено высокой склонностью ее к наклепу, а также нестабильностью прочностных свойств.

Широкое применение находят аустенитные коррозионно-стойкие стали 12Х18Н9, 12Х18Н9Т. Желательно, чтобы содержание никеля в них соответствовало верхнему пределу, так как в противном случае при больших степенях холодной деформации возможно частичное протекание γ→α - превращения, ведущего к появлению феррита, обладающего ферромагнитными свойствами.

Кроме того, применяются более дешевые стали 55Г9Н9ХЗ и 45Г17ЮЗ, в которых никель частично или полностью заменен марганцем.

Стали и сплавы с электрическими свойствами. Элементы электросопротивления должны иметь низкую электропроводность или высокое электросопротивление. Так как образование твердых растворов при легировании сопровождается повышением электросопротивления, то все сплавы высокого сопротивления, как правило, представляют собой твердые растворы.

Различают сплавы реостатные (для изготовления реостатов) и окалиностойкие сплавы высокого электросопротивления (для нагревательных элементов печей и электроприборов).

Сплавы высокого электросопротивления должны удовлетворять следующим требованиям:

иметь большое удельное электросопротивление;

иметь малый температурный коэффициент электросопротивления (т.е. электросопротивление должно мало изменяться при изменении температуры);

обладать высокой окалиностойкостью, т.е. способностью противостоять образованию окалины при высоких температурах.

В качестве реостатных сплавов широкое применение нашли сплавы меди с никелем — константан и никелин. Константан содержит 40% Ni, 1—2% Мn, остальное медь; никелин — 45% Ni, остальное медь.

В качестве сплавов высокого электросопротивления применяют сплавы Ni — Сг (нихромы), Fe — Ni — Cr (ферронихромы) и Fe — Cr — А1 (фехраль) и др.

На свойства сплавов высокого электросопротивления вредное влияние оказывают такие примеси, как углерод, сера, фосфор и т.д. Примеси способствуют окислению границ зерен и тем самым уменьшают окаливаемость и повышают хрупкость.

В приборостроении часто требуются сплавы с определенным коэффициентом линейного расширения, например таким же, как у стекла, равным нулю. Для удовлетворения этих требований в каждом конкретном случае изготавливают сплавы строго определенного состава.

Износостойкие стали. Износ деталей в процессе эксплуатации может быть вызван двумя причинами: трением деталей друг о друга и царапанием твердых частиц о поверхность деталей (абразивный износ).

При обычном трении поверхность металла наклёпывается и сопротивление износу возрастает. Следовательно, износостойкость определяется способностью металла к наклепу.

В случае абразивного износа, когда твердые частицы, абразивы, вырывают мельчайшие кусочки металла, стойкость против износа определяется сопротивлением металла отрыву и твердостью.

Для изготовления деталей, работающих на износ в условиях трения и высоких давлений и ударов, применяют высокомарганцовистую аустенитную сталь 110Г13Л, содержащую 1,0-1,3% С и 11,5-14,5% Мn. Сталь применяют в литом и реже в горячедеформированном состоянии. Структура литой стали состоит из аустенита и избыточных карбидов (Fe, Mn)₃C, выделяющихся по границам зерен и снижающих прочность и вязкость стали. Для повышения прочности и вязкости сталь подвергают закалке с температуры 1050— 1100°С в воде. При такой температуре карбиды растворяются, а быстрое охлаждение в воде полностью задерживает их выделение. После закалки сталь имеет аустенитную структуру и обладает следующими механическими свойствами: σ_в= 800-900 МПа, σ_0,2 = 310. 350 МПа, δ=15 . 25%, ψ= 20 . 30%, 180 . 220 НВ.

Высокая износостойкость стали 110Г13Л при трении с давлением и ударами объясняется повышенной способностью к наклепу.

Если при эксплуатации наблюдается только абразивный износ без значительного давления и ударов, вызывающих наклеп, то сталь не обнаруживает повышенной износостойкости.

Читайте также: