Магнитомягкие сплавы

К каждому отдельному виду стали или сплаву этой группы предъявляются вполне определенные требования в отношении какого-либо одного физического свойства или группы физических свойств, в то время как требования к другим свойствам, в том числе требования к механическим и технологическим свойствам, играют подчиненную роль. В группу сталей и сплавов с особыми физическими свойствами входят материалы: магнитомягкие и магнитотвердые, с заданным коэффициентом теплового расширения и с заданными упругими свойствами, высокого электросопротивления, жаростойкие и жаропрочные, коррозионностойкие (нержавеющие), износоустойчивые и др. Для магнитомягких материалов характерными свойствами являются низкая коэрцитивная сила, высокая магнитная проницаемость, малые потери на гистерезис и на вихревые токи. В зависимости от условий службы к магнитомягким материалам могут предъявляться различные требования. Наиболее подходящим магнитомягкнм материалом является электротехническое железо. В качестве магнитомягких материалов применяют также сплавы железа и сплавы никеля и кобальта (электротехническая сталь; сплавы пермолой, алсифер, алфенол, терменол). Для получения магнитной мягкости металла или сплава необходимо максимально приблизить его к равновесному состоянию, получить крупное зерно, устранить причины, вызывающие ис-кажение кристаллической решетки и дробление блоков. Электротехническое железо (железо Армко). В соответствии с ГОСТ 3836—47 химический состав должен быть неизменным. Магнитные свойства электротехнического железа можно найти в сети интернет.Наклеп резко ухудшает, а укрупнение зер­на и устранение наклепа улучшают магнит­ные свойства. Для получения крупного зер­на и устранения наклепа техническое желе­зо подвергают отжигу при высокой темпе­ратуре.Электротехническое железо обладает вы­сокой пластичностью и в этом отношении мало уступает меди. Благодаря высокой пластичности оно может подвергаться штамповке, вытяжке и гибке в холодном состоянии. При чрезмерном росте зерна, по­вышении содержания кислорода и при низ­ких температурах электротехническое же­лезо становится хрупким. Температура его хладноломкости зависит от размеров зерна феррита.Пониженная пластичность наблюдается у железа Армко и в интервале температур 850—'1150°С, что следует учитывать при го­рячей обработке железа давлением. Приме­няют электротехническое железо для изго­товления различных электромагнитных механизмов, где требуется малая коэрцитив­ная сила и большая магнитная индукция— магнитопроводов и полюсных наконечников электромагнитов и реле, электроизмеритель­ных приборов, магнитных экранов, мембран и т. п.В определенном смысле разновидностями железа Армко являются электролити­ческое и карбонильное железо.Электролитическое железо после отжига в водороде для рекристаллизации, а также для удаления углерода и кислорода содер­жит следующие примеси, %: Переплав в вакууме позволяет существенно улучшить магнитные свойства электролити­ческого железа. Карбонильное железо, по­лучающееся при разложении пентакарбони­ла железа Fe(CO)s, имеет наивысшие маг­нитные свойства.Электротехническая сталь. Электротехническую сталь производят в виде тонких ли­стов и применяют для изготовления стато­ров и роторов электродвигателей и генераторов, сердечников трансформаторов и дросселей, деталей электромагнитных аппа­ратов и приборов. Эта сталь представляет собой ферритный сплав железа с кремнием при строго ограниченном содержании при­месей. Твердый железокремнистый раствор вследствие искажений в кристаллической решетке имеет более высокую коэрцитив­ную силу, чем чистое железо, однако из-за отсутствия полиморфных превращений при нагреве можно получить очень крупное зерно, которое при охлаждении не измельчается. На практике в таком мате­риале значение коэрцитивной силы получа­ется не больше, чем в обычном железе, а более высокое электросопротивление ферри­та, легированного кремнием, уменьшает по­тери на вихревые токи. Кроме того, кремний переводит углерод в форму графита и тем ослабляет вредное влияние углерода на магнитные свойства железа.При по­вышении содержания кремния сверх 2,5% пластичность стали при комнатной темпера­туре резко падает, а при содержании крем­ния свыше 4,8% изготовление тонкого ли­ста из сплава становится затруднительным из-за большой хрупкости. При повышении температуры пластичность стали резко воз­растает и при нагреве до 160—200°С можно прокатать на листы толщиной 0,1—0,01 мм сплав, содержащий 4—4,5% Si.B зависимости от технологии производст­ва различают электротехническую листовую сталь: горячекатаную с изотропной структу­рой, холоднокатаную малотекстурованную, холоднокатаную текстурованную.Кристаллы a-железа обладают ярко вы­раженной анизотропией магнитных свойств, поэтому характер расположения зерен ме­талла решающим образом влияет на маг­нитные свойства стали. Наиболее легко на­магничивается ребро куба и, следовательно, структура с одинаковой ориентировкой всех кристаллов (текстура ребра куба) повыша­ет магнитную проницаемость в одном на­правлении (вдоль прокатки), ухудшая ее в другом направлении (перпендикулярном к первому). Путем специальных приемов про­катки и термической обработки можно до­биться текстуры с повышенными магнитны­ми свойствами, как в продольном, так и в поперечном направлениях.В настоящее время электротехническую сталь высших сортов чаще всего выплавля­ют в электрических печах. При выплавке стали добиваются заданного содержания кремния и минимального содержания угле­рода (обычно 0,05%) и других примесей. Горячей прокаткой из стали получают лист (подкат) толщиной до 2,5 мм. Этот подкат подвергают обезуглероживающему отжигу при 800°С, в результате которого содержание углерода в стали снижается примерно до 0,02%. После этого производят холод­ную прокатку на толщину листа 0,35— 0,50 мм с последующим отжигом для сня­тия напряжений и укрупнения зерна. По­следний отжиг ведут при 1100—l200°C в ат­мосфере водорода или нейтрального газа. При значительных степенях обжатия (45— 60%) получается хорошо выраженная текстурованная структура; если деформация была менее 7%, то получается так называ­емая малотекстурованная структура. Листовая электротехническая сталь, получен­ная только путем горячей прокатки, не име­ет текстуры и магнитные свойства ее вдоль и поперек прокатки одинаковы.