Магнитные стали и сплавы

Стали для литья

Многие детали и металлоконструкции, тяжело нагруженные корпуса станков, редукторов, рамы, зубчатые колеса наиболее экономически выгодно получать из стали литьем. Стали для литья характеризуются пониженными технологическими свойствами по сравнению с другими литейными сплавами, например, чугунами. Литейным сталям свойственны более грубые структурные дефекты по сравнению с деформируемыми сталями аналогичного химического состава. Литейные стали имеют несколько более высокие пределы содержания примесей, несколько пониженные механические свойства. Однако в ряде случаев литейные стали могут широко применяться для изготовления деталей машин, особенно, в крупносерийном и массовом производстве. Кроме углеродистых литейных сталей (15Л, 25Л, 35Л, 40Л, 45Л, 55Л), используемых в качестве конструкционных в различных отраслях машиностроения, изготавливаются отливки из легированных сталей: 20ГЛ, 20ФЛ, 35ГЛ, 30ГСЛ, 35ХГСЛ, 32Х06Л, 40ХЛ, 35ХМЛ, 30ХНМЛ. Все эти стали, как углеродистые, так и легированные поставляются по ГОСТ 977-75. Комплекснолегированные малоуглеродистые литейные стали 12ДХН1МФЛ, 12ДН2ФЛ, 13ХНДФТЛ наряду с высоким комплексом механических свойств, повышенной пластичностью, характеризуются хорошей свариваемостью и достаточной коррозионной стойкостью при работе в морской воде.

Особое место занимает сталь для литья аустенитного класса с высокой стойкостью к ударно-абразивному износу марки 110Г13Л (сталь Гадфильда). Сталь поставляется по ГОСТ 2176-77. После литья сталь подвергается закалке с температуры 1080-1100 ºС, без отпуска. Сталь при этом получает аустенитную структуру. В процессе эксплуатации удары по поверхности отливки твердым предметом вызывают образование в тонком поверхностном слое в зоне удара твердых мартенситных кристаллов, обеспечивая высокую износостойкость стали. Сталь Гадфильда применяется для изготовления зубьев ковшей экскаваторов, щек дробилок, траков тракторов и экскаваторов, работающих на каменистых грунтах.

Литьем изготавливают детали и из коррозионностойких сталей. При этом, используются стали ферритного и аустенитного классов. Известны стали 15Х13Л, 20Х13Л, 07Х18Н9Л, 10Х18Н9Л, 12Х18Н10ТЛ, 10Х18Н11БЛ, 12Х18Н12М3ТЛ.

В качестве жаростойких сталей используют 20Х20Н14С2Л, 40Х24Н12СЛ, 15Х23Н18Л. Все требования к материалу отливок определяются ГОСТ 2176-77.

Магнитные стали и сплавы подразделяются на два противоположные по своим магнитным характеристикам класса: магнитотвердые и магнитомягкие. Магнитотвердые стали и сплавы - это сплавы для постоянных магнитов. Они должны характеризоваться трудной перемагничиваемостью. Для этого они должны обладать высокими значениями коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукцией. К таким материалам относится сталь ЕХ3 (1%С, 3% Cr), ЕХ5К5 (1%С, 5% Cr, 5% Co). Термообработка таких сталей - закалка на мартенсит и низкий отпуск при 100 ºС. Для мощных магнитов малых габаритов используют сплавы типа алнико (18-19%Ni, 8,5-9,5% Al, 14-15% Co, 3-4% Cu, остальное - железо). Сплав плохо обрабатывается резанием. Способ получения магнитов - литье.

Магнитомягкие материалы - это чистое железо и стали с минимально возможным содержанием углерода, легированные кремнием (3-4%). Сталь получают методами прокатки на тонкий лист. Толщина листовой трансформаторной стали - несколько десятых долей миллиметра. Для изготовления магнитопроводов трансформаторов их набирают в виде пакетов из тонких отштампованных пластин.

Для получения высоких значений индукции в слабых магнитных полях применяют железо-никелевые сплавы - пермаллои.