Стали и сплавы с особыми магнитными свойствами
Магнитные стали и сплавы делятся на магнитотвердые и магнитомягкие. Эти материалы различаются величинами основных магнитных характеристик (см. рис. 3.21): остаточной индукции Вп коэрцитивной силой Нс, магнитной проницаемости р. Магнитотвердые материалы должны иметь высокие значения Вг и Нс. Магнитомягкие, напротив, малую величину Нс и высокое значение р. Магнитотвердые материалы используют для изготовления постоянных магнитов. Они намагничиваются в сильных магнитных полях, а после снятия поля сохраняют свои магнитные свойства. Магнитотвердые стали и сплавы должны обладать высокими значениями остаточной индукции Вг и коэрцитивной силы Нс (рис. 8.2, а). Именно высокое значение остаточной индукции, которая остается после снятия внешнего магнитного поля, определило применение магнитотвердых материалов для изготовления постоянных магнитов. Высокие значения коэрцитивной силы гарантируют способность постоянных магнитов сопротивляться размагничиванию.
Коэрцитивная сила возрастает при наличии в твердом растворе второй дисперсной фазы, возникновении напряжений в кристаллической решетке, измельчении зерна. Постоянные магниты небольших размеров делают из углеродистых заэвтектоидных сталей У10, У12. Закалка на мартенсит обеспечивает высокие значения коэрцитивной силы. вследствие возникновения больших закалочных напряжений. Сталь У12 после закалки в воде приобретает следующие магнитные свойства: Нс = 4800 А/м; Вг- 0,8 Тл. Легированные конструкционные стали имеют практически те же магнитные характеристики, но большую прокаливаемость, поэтому из них можно изготавливать магниты больших размеров. В настоящее время для постоянных магнитов широко используют стали с 1% С, легированные хромом, вольфрамом, кобальтом или совместно несколькими элементами (ЕХЗ, ЕХ7В6, ЕХ5К5). Магнитные стали маркируются буквой Е, а далее так же, как известные конструкционные стали, например сталь ЕХ9К15М2 содержит 1% С, 9% Сг, 15% Со, 2% Мо. Для получения высоких магнитных свойств стали подвергают термической обработке, состоящей из нормализации, закалки в масле или воде и низкотемпературного отпуска при 100 °С в течение 10…24 ч.
Нормализацию проводят для устранения «магнитной порчи», которая возникает в процессе отжига вследствие коагуляции (роста) карбидов. В результате снижается коэрцитивная сила, потому что она имеет высокие значения только при малых размерах зерен второй фазы — ее дисперсности. Охлаждение при закалке обычно проводят в масле, чтобы избежать коробления и образования трещин, хотя это по сравнению с охлаждением в водонесколько снижает магнитные свойства. Обработка холодом повышает магнитные свойства, так как устраняет немагнитную фазу — аустенит. Отпуск несколько снижает коэрцитивную силу, но обеспечивает стабильность магнитных свойств в процессе эксплуатации. Стали являются дешевым материалом, однако их магнитные характеристики невысоки. Более высокие магнитные свойства имеют сплавы систем Fe — Al — Ni — алъни, Fe — Al — Ni — Co — алънико (например, 8% Al, 24% Co, 14% Ni, 3% Си). Это дисперсионно-твердеющие сплавы. Эти сплавы не поддаются ни пластической деформации, ни обработке резанием, детали из них получают литьем. Сплавы подвергают сложной термической обработке. Заготовку, нагретую до 1300 °С, помещают между полюсами электромагнита напряженностью 160 А/м и охлаждают до 500 °С, затем на воздухе без воздействия магнитного поля. Отпуск выполняют при 600 °С. При этой температуре происходит дисперсионное твердение, т.е. выделение из пересыщенного твердого раствора мельчайших частиц второй фазы (см. подразд. 2.7), наличие которых повышает коэрцитивную силу. После такой обработки сплавы обладают анизотропией магнитных свойств. Более высокие магнитные свойства достигаются в направлении внешнего магнитного поля, которое было приложено при закалке.
14.04.2011, 2927 просмотров.
