Магнітні сталі і сплави

Жароміцні сталі і сплави

Жароміцність – це опір металу механічним навантаженням при високих температурах. При цьому може спостерігатися явище повзучості, коли відбувається процес безперервної деформації металу під дією постійного навантаження. Повзучість відбувається при температурах вище за поріг рекристалізації або при навантаженнях вище, ніж межа пружності.

Підвищення опору повзучості досягається легуванням сталі, при цьому підвищується енергія міжатомного зв'язку і гальмуються дифузійні процеси, а після термічної обробки формується гетерогенна структура, яка складається з твердого розчину і дисперсних або інтерметалідних фаз, когерентних з основою.

Для роботи при температурах до 350^оС застосовуються звичні вуглецеві і леговані сталі.

При температурному інтервалі експлуатації 350...500^оС використовують сталі феритного і перлітного класу 15ХМ, Х6М, 25Х1МФ й ін.

До жароміцних сталей, працюючих при температурах 500...650^оС, відносяться сталі аустенітного класу 10Х18Н9М, 09Х14Н16Б і ін. Для досягнення високої міцності при експлуатаційних температурах їх гартують з температури 1050…1200^оС у воді, маслі або на повітрі і старіння при 600…850^оС. Температура старіння не повинна викликати помітної коагуляції надмірних фаз.

Якщо робоча температура деталей складає 650…800^оС, то для їх виробництва застосовують дисперсійно-твердіючі сплави на основі нікелю – німоники (ХН65ВМТЮ, ХН77ТЮ і ін.). Термічна обробка німоників, яка забезпечує структурний стан з максимальною жароміцністю, полягає в гартуванні з охолоджуванням на повітрі і подальшим відпуском (старінні) при 700…750^оС тривалістю 10…16 год. При старінні утворюються інтерметалідні фази типу Ni₃(Ti, Al), когерентно пов'язані з основним розчином, а також карбіди і нітриди титана, що збільшують жароміцність.

Магнітні сталі і сплави залежно від значень коерцитивної сили підрозділяються на магнітотверді (низька магнітна проникність і коерцитивна сила Нс перевищує 4000 А/м) і магнітом׳яки (велика магнітна проникність і коерцитивна сила Нс < 4000 А/м).

Для забезпечення високої коерцитивної сили магнітотверді сталі повинні мати структуру із значною кількістю дефектів будови (дислокацій, блоків, міжзеренних меж і т. д.), які викликають внутрішні напруги і спотворення кристалічних грат. Цим вимогам відповідає мартенситна структура, що дає можливість використовувати як магнітотверді матеріали високовуглецеві сталі У10, У11, У12, які після гартування у воді мають Нс ₌ 4800...5200 А/м. Проте вони прогартовуються на невелику глибину, тому їх застосовують для виготовлення магнітів перетином 4...7 мм.

Для виготовлення великих за розміром магнітів застосовуються сталі, леговані хромом і кобальтом: ЕХ, ЕХ3, ЕХ5К5. Вони мають значно кращу прогартовуваність і вищу коерцитивну силу (до 10 кА/м). Вміст вуглецю в цих сталях складає ~ 1,0%. Для поліпшення магнітних властивостей проводять спочатку гартування від 1050…1250^оС с охолоджуванням на повітрі, а потім гартування з 850...1000^оС. Повітряне гартування необхідне для розчинення крупних карбідів, які можуть не розчинитися при нагріві під друге гартування. Обробка холодом усуває парамагнітний залишковий аустеніт і тим самим підвищує магнітні властивості. Відпуск при 100^оС стабілізує коерцитивну силу з часом.

Для виробництва ще більших магнітів застосовують спеціальні сплави із змістом алюмінію до 7%, нікелю – до 14%, кобальту – до 40%, мідь – до 4%, (алнико-сплави). Найпоширенішим є сплав ЮНДК40Т8АА, який має Нс більше 145000 А/м.

Для забезпечення мінімальної коерцитивної сили і високої магнітної проникності магнітом׳який матеріал має бути чистим від домішок і включень і мати гомогенну структуру (чистий метал або твердий розчин). Як такі матеріали застосовують електротехнічне залізо, яке містить не більш 0,005% С і має назву армко-залізо.

Електротехнічні сталі є практично без вуглецеві феритні сплавами заліза з кремнієм до 5%. Останній істотно збільшує магнітну проникність і знижує коерцитивну силу. Електротехнічні сталі маркуються буквою "Е" і далі указується номер марки, який характеризує електротехнічні властивості сталі.

На основі нікелю існують сплави з високою магнітною проникністю, які мають назву пермалой. Найпоширенішими є сплави з 50% Fe і 50% Ni, а також високо нікелеві сплави, леговані молібденом.

Дата добавления: 2014-01-07