Магнітні сталі та сплави

Сталі та сплави з особливими фізичними властивостями

Інструментальні спечені тверді сплави

Спечені тверді сплави складаються в основному з карбіду вольфраму. Ці сплави характеризуються високою твердістю HRC 66-76. Спікають порошок карбіду вольфраму разом з кобальтом, який є зв’язкою, при 1400 ºС.

Вольфрамокобальтові тверді сплави удосконаленні введенням до них карбіду титана і танталу. Теплостійкість у них 900-1000 ºС. Це дуже дорогі матеріали, оскільки у їх складі є дорогі легуючі елементи − вольфрам, титан, кобальт.

Тверді сплави є трьох груп: ВК − волбфрамо-кобальтові − ВК2, ВК8 (WC – 92%, 8 % Co), вольфрамо-титаноуобальтові − (TiC - 15 %, 6 % Co), і вольфрамотитанокобальтові − ТТК − ТТ7К12 − 4 % TiC, 3 % TaC; 12 % Co, 81%WC.

Основними характеристиками магнітних сталей і сплавів є такі магнітні властивості: залишкова магнітна індукція „В”, коерцитивна сила ”Не„ та магнітна проникність „μ”.

Якщо магнітна проникність більша від одиниці, то такі тіла називаються парамагнетиками, якщо менше одиниці – діамагнетиками. Окремим випадком парамагнітних тіл є феромагнітні тіла – залізо, нікель і кобальт, магнітна проникність яких набагато більша, ніж у інших парамагнітних тіл.

Магнітні сплави залежно від значень коерцитивної сили і магнітної проникності ділять на магнітотверді – сплави з великою коерцитивною силою Н >4 kA /м і низькою магнітною проникністю ( їх застосовують для постійних магнітів ) і магнітом' які, для яких характерна мала коерцитивна сила ( Н < 4 kA /м ) і висока магнітна проникність ( трансформаторна і динамо – сталі ).

Магнітотверді сталі та сплави.Такими матеріалами є високовуглецеві сталі, леговані сталі та спеціальні сплави. Щоб коерцитивна сила ”Не” була високою, сталі повинні мати нерівномірну структуру, звичайно мартенсит зі значною кількістю дефектів будови, які спричиняють внутрішні напруження і спотворення кристалічної гратки.

Вуглецеві сталі У10 – У12 після гартування мають досить високу коерцитивну силу Не › 4,8 – 5,2 kA /м, проте вони прогартовуються на невелику глибину, тому їх застосовують для виготовлення магнітів перерізом 4 – 7 мм.

Хромисті сталі ЕХ, ЕХ3 ( 3% Cr) а також одночасно леговані Cr та Co сталі ЕХ5К5, ЕХ9К15М2. Легувальні елементи підвищують, головним чином коерцитивну силу і магнітну енергію, а також покращують температурну і механічну стабільність постійних магнітів. Хромисті і кобальтові сталі порівняно легко оброблюються тиском і різанням, але мають відносно малу магнітну енергію. Коерцитивна сила легованих дорівнює 4,8 – 12,0 kA /м і залишкову індукцію 0,8 – 1,0 Тл. Найбільші магнітні властивості мають сталі ЕХ5К5 і ЕХ9К15М2 після нормалізації, високого відпуску, гартування і низького відпуску ( 100⁰С).

Спеціальні Fe – Ni – Co магнітні сплави, зокрема ЮНДК40Т8АА (7,5% Al, 40% Со, 3,5% Cu, 7,5% Ti, 0,25% Si, 14% N) характеризуються надзвичайно високою коерцитивною силою Не = 144 kA /м, що дозволяє виготовляти з них сильні магніти невеликих розмірів. Їх називають „ альніко ” і маркують такими ж буквами, що і сталі. Букви в кінці марки характеризують структуру сплаву: БА – означає що сплави мають стовбчасту структуру ( ЮНДК31Т3БА), АА – монокристалічну структуру.

Магнітні сплави дуже тверді, і крихкі і не піддаються деформації, а тому обробляються тільки шліфуванням електроерозійним способом. Магніти із цих сплавів виготовляють литтям і спіканням з порошку.

Високі магнітні властивості сплави отримують після гартування з температур 1250 – 1280 ⁰ С і відпуску при 580 – 600 ⁰ С. Підвищення магнітної енергії досягається створенням в сплавах магнітної та кристалографічної текстури.

Магнітом ' які сталі та сплави. До цих сплавів відносять електротехнічне залізо ( армко – залізо ), електротехнічну сталь, залізонікелеві сплави і ферити. Електротехнічне залізо або низьковуглецева тонколистова сталь марок Э, ЭА, ЭАА містить не більше 0,04% С, має високу магнітну проникність і малу коерцитивну силу Не = 64 – 96 А\м. Застосовують його для виготовлення осердь, полюсних наконечників електромагнітів, якорей і полюсів електротехнічних машин, магнітопроводів, статорів і роторів електродвигунів, для силових трансформаторів та ін.

Для отримання мінімальної коерцитивної сили і високої магнітної проникності феромагнітний матеріал повинен бути чистим від домішок і включень, мати гомогенну структуру ( чистий метал чи твердий розчин). Найбільш негативною домішкою є вуглець ( у вигляді Fe₃C). Магнітна проникність зростає при збільшенні зерна фериту. Наклепування, навіть не значне, знижує магніту проникність і підвищує коерцитивну силу, тому матеріал повинен бути повністю рекристалізованим. Набагато кращі магнітні властивості в крупнозернистої листової електротехнічної сталі з розташуванням зерен переважно вздовж листа.

Електротехнічна сталь містить до 4,8 % Si. Кремній, що утворює з залізом твердий розчин, сильно підвищує електроопір, а відповідно, зменшує втрати на вихрові струми, підвищує магнітну проникність, знижує коерцитивну силу.

Марки електротехнічної гарячекатаної листової сталі за вмістом Si ділять на чотири групи:

- низьколеговану 0,8 – 1,8 % - Э11, Э12, Э13;

- середньо леговану 1,8 – 2,8% - Э21, Э22;

- підвищенолеговану 2,8 – 3,8% - Э31, Э32;

- високолеговану 3,8 – 4,8% - Э41, Э48.

Э – електрохімічна сталь, перша цифра – вміст Si, друга – властивості по стандарту – гарантовані електричні та магнітні показники. Сталі групи Э1 і Э2 називають динамними, а сталі групи Э3 і Э4 – трансформаторними. Динамні сталі містять менше кремнію, порівняно з трансформаторними, пластичніші, проте менш магнітом ' які.

Трансформаторна сталь відноситься до феритного класу сталей і має високі магнітні характеристики, хоча більш крихка.

Залізонікелеві сплави (пермалої) містять 45 – 80% Ni і їх додатково легують Cr, Si, Mo. Магнітна проникність у цих сплавів дуже висока. Найкращі властивості має пермалой марки 79 НМ, що містить 79% Ni і 4% Мо. Мо і Cr, як легувальні елементи зменшують чутливість до пластичної деформації, і підвищують питомий електроопір і магнітну проникність. Мідь підвищує електроопір і стабілізує властивості. Пермалої виготовляють із надчистих сортів нікелю і заліза вакуумним переплавом. Термічна обробка – відпал при 1100 – 1300⁰С у вакуумі (водні) з наступним охолодженням з (певними) визначеними температурами.

Використовують пермалої у апаратурі, що працює у слабких магнітних полях ( апаратура зв’язку, радіо, телефон).

Ферити – магнітом 'які матеріали, які отримують змішуванням порошків оксиду заліза Fe₂O₃ і оксидів двовалентних ZnO, NiO, MgO. У феритів дуже високий питомий електричний опір, що визначає їх застосування в пристроях, що працюють в області високих і надвисоких частот.

Багато деталей приладів і машин повинні бути виготовленні із немагнітного матеріалу, які називаються парамагнітні сталі. Для даної мети використовують кольорові метали і сплави ( латунь, бронза), а також парамагнітні аустенітні сталі 17Х18Н10, 12Х18Н10Т, 55Г9Н9Х3.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Сталі для штампів гарячого деформування	\|	Сплави з високим електричним опором.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.