Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

МАГНИТОМЯГКИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

Читайте также:
  1. Автоматные стали.
  2. Азотирование стали.
  3. Альтернативними програми розвитку СРСР після смерті Й. Сталіна стали
  4. Алюминий и его сплавы
  5. Алюминий и его сплавы
  6. Алюминий и его сплавы.
  7. Алюминий и сплавы на его основе
  8. Антифрикционные сплавы на основе алюминия
  9. Антифрикционные сплавы на основе меди
  10. Атомно-кристалическая структура металла. Элементарные ячейки.
  11. Безвольфрамовые теплостойкие стали.
  12. Бериллий и его сплавы



Описанные ниже материалы применяют для изготовления магнитопроводов постоянного и переменного тока. Они предназначены для изготовления якорей и полюсов машин постоянного тока, роторов и статоров асинхронных двигателей, для магнитных цепей крупных электрических машин, силовых трансформаторов, аппаратов, приборов и т.д.

Требования к магнитомягким материалам:

· высокая магнитная проницаемость;

· низкая коэрцитивная сила;

· малые потери на перемагничивание;

· высокое электросопротивление.

Для обеспечения вышеуказанных свойств должны выполняться следующие требования к структуре и состоянию:

· максимальное приближение к равновесному состоянию;

· крупное зерно;

· отсутствие искажений в кристаллической решетке;

· минимальное содержание примесей.

Наклеп уменьшает магнитную проницаемость. В связи с этим стали подвергают рекристаллизационному отжигу.

К магнитомягким материалам относятся:

o технически чистое железо;

o электротехническая сталь с пониженным и повышенным содержанием кремния;

o сплавы с высокой начальной магнитной проницаемостью;

o сплавы с большой индукцией насыщения;

o ферриты.

 

ТЕХНИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ЖЕЛЕЗО

К этой группе сплавов относится практически чистое железо, в котором все примеси, особенно углерод, являются вредными примесями и поэтому их содержание строго ограничивается. Содержание углерода допускается не более 0,1%.

Технически чистое железо обладает сравнительно малым удельным электросопротивлением, что ограничивает его применение. Оно применяется для изготовления сердечников реле и электромагнитов, магнитных экранов, полюсов электрических машин.

Магнитные свойства железа (кроме его чистоты) зависят еще и от структурного состояния. Наклеп резко ухудшает магнитные свойства, укрупнение зерна - улучшает. Для получения крупного зерна и устранения наклепа металл подвергают отжигу при высоких температурах.

Промышленность изготавливает две марки технически чистого железа (по химическому составу), каждая из которых в свою очередь разделяется на сорта по магнитным характеристикам (табл. 2.1 и 2.2).

В зависимости от способа получения различают железо электролитическое и карбонильное.

Электролитическое железо получают путем электролиза сернокислого или хлористого железа, оно применяется в постоянных полях. Карбонильное железо получают термическим разложением Fe(CO)5. Получают в виде порошка. Удобно использовать для изготовления сердечников для повышенных частот.

 

Таблица 2.1 - Химический состав технически чистого железа,

% (не более)

Марка железа Si С Mn S P Cu
А 0,025 0,035 0,03 0,025 0,015 0,15
Э 0,040 0,20 0,20 0,030 0,025 0,15

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ НЕЛЕГИРОВАННАЯ



Поставляется в виде сортового проката, ленты и тонкого листа.

Сортовой прокат поставляется в соответствии с ГОСТ 11036 - 75. Маркируется пятью цифрами:

Первая цифра - класс по виду обработки давлением (1 - горячекатаная или кованная; 2 - калиброванная);

Вторая цифра -тип по содержанию кремния (0 - сталь нелегированная без нормирования коэффициента старения; 1 - с заданным коэффициентом старения);

Третья цифра - группа по основной нормируемой характеристике (8 - коэрцитивная сила);

 

Таблица 2.2 - Магнитные свойства технического железа

Марка железа Коэрцитивная сила Нс, А/м
Э
ЭА 12,5
ЭАА

Четвертая и пятая цифра - количественное значение коэрцитивной силы в А/м.

Пример марки такой стали:

10895:

1- сталь горячекатаная или кованная;

0- сталь нелегированная без нормируемого коэффициента старения;

8 - основная нормируемая характеристика - коэрцитивная сила;

95 - значение коэрцитивной силы в А/м.

Коэффициент старения - процент увеличения коэрцитивной силы образца после старения. Старение производят при температуре 120°С в течении 120 часов. Определение старения производится в соответствии с ГОСТ 11036 - 75. Коэффициент старения не должен превышать 10%.

Лента и тонкий лист поставляется в соответствии с ГОСТ 3836 - 83. Маркируется пятью цифрами:

Первая цифра - класс по структурному состоянию и виду прокатки (1 - горячекатаная изотропная; 2 - холоднокатаная изотропная);

Вторая цифра - тип по содержанию кремния (0 - сталь нелегированная без нормируемого коэффициента старения; 1 - сталь нелегированная с нормируемым коэффициентом старения);

Третья цифра - основная нормируемая характеристика (8 - коэрцитивная сила);

Четвертая и пятая цифры - значение коэрцитивной силы в А/м.

Старение не должно превышать 6 А/м.

 

КРЕМНИСТАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ

В качестве магнитомягкого материала широко применяют низкоуглеродистые железокремнистые сплавы (0,05 - 0,005% С; 0,8 - 4,8% Si). Кремний образуя с a - железом твердый раствор, увеличивает электросопротивление. Так при 0% Si удельное электросопротивление составляет 0,1 мкОмּм, а при 5% Si - 0,6 мкОмּм. Si уменьшает потери на вихревые токи. Кроме того, кремний повышает магнитную проницаемость, немного снижает коэрцитивную силу и потери на гистерезис вследствие вызываемого им роста зерна, графитизирующего действия и лучшего раскисления сталей. Однако кремний понижает индукцию в сильных магнитных полях и повышает хрупкость, особенно при его содержании 3 - 4%. Холоднокатаные кремнистые стали поставляют в отожженном состоянии с термостойким покрытием.

Электротехническую сталь изготавливают в виде листов, рулонов и резаной ленты.

Сталь подвергают обезуглероживающему отжигу при 720 - 800°С (выдержка 25 часов), рекристаллизационному отжигу после прокатки и окончательному отжигу в вакууме или в атмосфере сухого водорода при 1100 - 1200°С в течение 25 - 30 часов. После проведения высокотемпературного отжига в рулонах проводят дополнительный отжиг в атмосфере, состоящей из 4% Н2 и 96% N2, для снятия напряжений и рулонной кривизны.

Стали этой группы предназначены для изготовления магнитопроводов. На них может быть нанесено электроизоляционное покрытие. Качество можно повысить путем уменьшения примесей, разработки оптимальных технологий получения сталей с ребровой текстурой.

Ребровая структура сталей получается в результате прокатки. При деформации зерен получается анизотропная структура, которая улучшает магнитную проницаемость стали в определенных направлениях. Конструируя изделия из стали с ребровой текстурой можно улучшить магнитную проницаемость. Схема изделий с ребровой текстурой и изотропных приведена на рисунке 2.3.

 
 


 

 

ребровая текстура изотропный материал

Рисунок 2.3 - Ребровая текстура электротехнических сталей

 

Магнитная проницаемость кремнистых электротехнических сталей увеличивается с уменьшением толщины металла.

Поставляются и маркируются кремнистые электротехнические стали в соответствии с ГОСТ 21427.0 - 75. Маркируются четырьмя цифрами:

Первая цифра - класс по структурному состоянию и виду прокатки:

1 - горячекатаная изотропная;

2 - холоднокатаная изотропная;

3 - холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой.

Вторая цифра - содержание кремния:

0 - ≤ 0,4%Si; 3 - 1,8 - 2,8% Si;

1 -0,4 - 0,8% Si; 4- 2,8 - 3,8% Si;

2 - 0,8 - 1,8% Si; 5 - 3,8 - 4,8% Si.

Третья цифра - группа по основной нормируемой характеристике:

0 - удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и

частоте 50 Гц;

1- удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл;

2 - удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и

частоте 400 Гц;

6- магнитная индукция в слабых магнитных полях при

напряженности поля 0,4 А/м;

7 - магнитная индукция в средних магнитных полях

с= 10 А/м или 5 А/м).

Четвертая цифра - порядковый номер стали.

Примеры марок сталей: 1211; 1311; 2011; 3425; 3472.

В кремнистых электротехнических сталях также определяется коэффициент старения в соответствии с ГОСТ 21427.0 - 75. Коэффициент старения не должен превышать 2 - 10%. Кроме того, для данных сталей производят испытания на перегиб.

 

 

СПЛАВЫ С ВЫСОКОЙ НАЧАЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ

К этой группе относят в первую очередь железоникелевые сплавы -пермаллои. Существует две группы пермаллоев: высоконикелевые - 79НМ, 81НМА (72 - 80% Ni) и низконикелевые- 45Н, 50Н, 60НХС (45 - 50% Ni). У этой группы сплавов отсутствует магнитная анизотропия. Улучшить магнитные свойства пермаллоев позволяет высокотемпературный отжиг при температуре 1300°С в чистом сухом водороде и длительный отпуск при температуре 400 - 500°С.

На свойства пермаллоев отрицательно влияют примеси не образующие твердых растворов: С, S, О2.

Пермаллои подвергают легированию: Mn, Cr, Cu, Co, Si.

Недостаток этой группы сплавов - высокая стоимость.

Применяются пермаллои в приборах работающих в слабых полях (радио, телефон, телеграф).

Другим сплавом с высокой начальной магнитной проницаемостью относится сплав альсифер. Это тройной сплав в системе Al - Si - Fe. Примерный состав сплава: 9,6% Si, 5,4% Al, остальное Fe. По свойствам не уступает пермаллоям. Применяется для тех же целей, что и более дорогостоящий пермаллой. Однако альсифер обладает повышенной хрупкостью и из него нельзя изготавливать листы, поэтому его применяют в виде спеченных порошковых композиций.

Альсиферы также используют для изготовления магнитных экранов, деталей магнитопроводов, корпусов приборов машин.

 

СПЛАВЫ С ПОВЫШЕННЫМ ПОСТОЯНСТВОМ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

Эта группа сплавов применяется в дросселях, трансформаторах, измерительных приборах.

Перминвар. Это сплавы с постоянной магнитной проницаемостью, изменение поля от 0 до 80 - 160 А/м не изменяет у этих сплавов магнитной проницаемости, что иногда существенно. В качестве примера укажем на некоторые сплавы: 45% Ni, 25% Со, остальное железо (45НК); или 45% Ni, 25% Co, 7,5% Мо, остальное железо (45НКМ); или 70% Ni, 7% Со, остальное железо (70НК). Сплавы подвергаются термообработке в вакууме.

Перминдюр - сплав (50% Со, 1,8% V, остальное железо) с высокой индукцией насыщения. Применяют для изготовления приборов при необходимости сконцентрировать в небольшом пространстве мощный поток силовых линий. Наибольшая индукция насыщения 2,43 Тл.

Термаллой – сплав, индукция которого весьма резко изменяется в интервале температур от -60 до +50°С. Применяют для автоматической корректировки погрешностей магнитоэлектрических приборов. Такое сильное изменение магнитных свойств обусловлено тем, что точка Кюри находится вблизи (немного выше) указанного интервала. Практическое применение получили сплавы с 30%Ni, остальное железо (термаллой); с 30%Сu, остальное железо (кальмаллой).

Изотерм - сплав четырех компонентов (Fe, Ni, Al, Cu). Используется в телефонных аппаратах.

Аморфные магнитомягкие материалы и ферриты будут рассмотрены позднее в соответствующих разделах (аморфные материалы и проводниковые материалы).

 





Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 969; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 23.20.13.165
Генерация страницы за: 0.011 сек.