Магнитные стали и сплавы

Магнитные стали и сплавы классифицируют на магнитно-твердые, магнитно-мягкие и парамагнитные.

Магнитно-твердые стали и сплавы (ГОСТ 17809—72) по своим потребительским свойствам характеризуются высокими коэрцитив­ной силой и остаточной индукцией и соответственно высокой маг­нитной энергией.

По химическому составу промышленные магнитно-твердые стали и сплавы в порядке возрастания их коэрцитивной силы и маг­нитной энергии представляют собой:

· высокоуглеродистые стали (1,2..1,4 % С);

· высокоуглеродистые (1 % С) сплавы железа с хромом (до 2,8 %), легированные кобальтом;

· высокоуглеродистые сплавы железа, алюминия, никеля и ко­бальта, называемые алнико.

Легирующие элементы повышают, главным образом, коэрци­тивную силу и магнитную энергию, а также улучшают температур­ную и механическую стабильности постоянного магнита.

Обозначают магнитно-твердые стали индексом «Е», указывая далее буквой с цифрой наличие хрома и его содержание в целых про­центах (например, ЕХ2, ЕХЗ).

Магнитно-твердые стали и сплавы используются для изготов­ления различного рода постоянных магнитов. В промышленности наиболее широко применяют сплавы типа алнико (ЮНДК15, ЮН14ДК25А, ЮНДК31ТЗБА и др.). Эти сплавы тверды, хрупки и не поддаются деформации, поэтому магниты из них изготовляют лить­ем. После литья проводят только шлифование.

Магнитно-мягкие стали и сплавы отличаются легкой намагничиваемостью в относительно слабых магнитных полях. Их основны­ми потребительскими свойствами являются высокая магнитная про­ницаемость, низкая коэрцитивная сила, малые потери на вихревые токии при перемагничивании. Эти свойства обеспечивает гомогенная (чистый металл или твердый раствор) структура, чистая от примесей. Магнитно-мягкие материалы должны быть полностью рекристаллизованы для устранения внутренних напряжений, так как даже слабый наклеп существенно снижает магнитную проницаемость и повышает коэрцитивную силу. Магнитная проницаемость возрастает при мик­роструктуре из более крупных зерен.

По химическому составу промышленно применяемые магнит­но-мягкие (электротехнические) стали и сплавы делятся на:

§ низкоуглеродистые (0,05...0,005 % С) с содержанием кремния 0.8...6,0 %;

§ сплавы железа с никелем.

Железоникелевые сплавы с содержанием никеля 36...83 %, называемые пермаллоями, обладают наиболее высокими потребительскими свойствами. Для улучшения тех или иных характеристик в их состав вводят хром, мо­либден, медь и др. Величина их магнитной проницаемости превосходит аналогичные показатели для низкоуглеродистых сталей в 15^.10³ раз. Пер­маллои — легко деформируемые сплавы. Однако деформация значительно ухудшает их первоначальные магнитные характеристики. Для восстанов­ления свойств проводят термообработку по строго разработанному режи­му: скорость нагрева (до 900...1000 °С), выдержка и скорость охлаждения. Применяют их в аппаратуре, работающей в слабых частотных полях (те­лефон, радио).

Для электротехнических сталей (ГОСТ 21427—83) принята маркировка, основанная на кодировании. В обозначении марки ис­пользуют четыре цифры, причем их значения соответствуют кодам, содержащим следующую информацию:

первый — структура материала (по наличию и степени тексту­ры) и вид прокатки (горячая или холодная деформация);

второй — химический состав по содержанию кремния;

третий — величины потерь тепловых и на гистерезис;

четвертый — значение нормируемого потребительского свойства.

Электротехнические стали изготавливают в виде рулонов, листов и резанной ленты. Они предназначены для изготовления магнитопроводов постоянного и переменного тока, якорей и полюсов электротехнических машин, роторов, статоров, магнитных цепей трансформаторов и др.

Парамагнитными сталями являются аустенитные стали 12Х18Н10Т, 17Х18Н9, 55Г9Н9ХЗ, 40Г14Н9Ф2 и др. Их химический состав базируется на системе Fe + Cr + Ni + Ti. Основными потреби­тельскими свойствами являются немагнитность и высокая прочность. Необходимая прочность достигается при деформационном и диспер­сионном упрочнении изделий. К недостаткам этих сталей и сплавов следует отнести низкий предел текучести (150...350 МПа), что ог­раничивает область применения только малонагруженными кон­струкциями.

Парамагнитные стали и сплавы применяют для изготовления немаг­нитных деталей конструкций в электротехнике, приборостроении, судо­строении и специальных областях техники. Повышение износостойкости деталей, работающих в узлах трения, достигается азотированием (стали 40Г14Н9Ф2 и др.).

Чугуны

Чугун отличается от стали: по составу – более высокое содержание углерода и примесей; по технологическим свойствам – более высокие литейные свойства, малая способность к пластической деформации, почти не используется в сварных конструкциях.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

· белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск;

· серый чугун – весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде графита, а в связанном состоянии находится не более 0,8 % углерода. Из-за большого количества графита его излом имеет серый цвет;

· половинчатый – часть углерода находится в свободном состоянии в форме графита, но не менее 2 % углерода находится в форме цементита. Мало используется в технике.