Cтали и сплавы с особыми электромагнитными свойствами

Магнито-твердые стали и сплавы

К магнитотвердым относят материалы с высокой коэрцетивной силой, мало изменяющейся во времени. Эти материалы служат для изготовления постоянных магнитов.

Для получения высокой коэрцетивной силы более эффективной оказалась не нормальная решетка ОЦК (альфа-железо), а искаженная тетрагональная решетка альфа железа в мартенсите.

Поэтому эти стали закаливают на мартенсит с минимальным количеством остаточного аустенита. Это могут быть высокоуглеродистые и легированные стали с высокодисперсной неравновесной структурой.

Для наиболее слабых магнитов применяют инструментальные стали У10-У12, они прокаливаются на небольшую глубину и применяются для изготовления магнитов с размерами сечения 4-7 мм.

Для изготовления наиболее сильных магнитов используют хромистые стали с 1% хрома и 3% хрома.

* ЕХ

* ЕХ3

* ЕХ5К5- кобальта 5%, хрома 5%. имеет более высокие магнитные свойства

Магнитные сплавы имеют очень высокую твердость, но хрупки, поэтому обрабатываются только шлифованием. Магниты из этих сплавов изготавливают либо литьем, либо спеканием из порошков.

В последнее время широко распространены железо-никель-алюминиевые сплавы для постоянных магнитов 11-14%алюминия, 22-34% никеля, с добавками меди, кремния, кобальта. По магнитной мощности они превосходят стальные.

* Ални- железо-алюминий и никель

* Алниси-+ кремний

* Алнико +кобальт и медь

* Викаллой - 52% кобальта, 14% ванадия остальное - железо

Магнитомягкие стали и сплавы

Они должны отличаться очень малой коэрцетивной силой, что необходимо для уменьшения потерь энергии при их перемагничивании.

Для получения магнитной мягкости необходимо:

* максимальное приближение к равновесному состоянию

* максимально крупное зерно

* исключить источники, вызывающие искажение решетки и дробление блоков

Таким образом, наиболее подходящими являются чистые металлы, в первую очередь железо - феррит - техническое железо. Это могут быть и сплавы на основе никеля и кобальта, железо-никелевые сплавы - пермаллои.

Электротехническое железо (Армко-железо)

Марки его Э, ЭА,ЭАА

Содержит не более 0,04%С, зерно по возможности крупное, специальный отжиг.

Кремнистые стали - электротехнические стали

Э11, Э12

Э21,Э22 - динамные стали, для изготовления деталей динамомашин, генераторов тока

Э31,Э32

Э41,Э42 - трансформаторные стали-для изготовления сердечников трансформаторов

1-я цифра - % кремния

2-я цифра - гарантированные электрические и магнитные свойства

Эти стали изготавливаются в виде листов

Железо-никелевые сплавы -пермаллои- содержат 45-80% никеля , дополнительно хром, кремний, молибден. Их применяют в аппаратуре связи.

Немагнитные стали

Относятся к высоколегированным сталям аустенитного класса, т.к. только решетка гамма железа не магнитна.

* Эти стали применяются в электрических машинах взамен менее прочных и дорогих цветных металлов.

Наиболее распространенные марки:

* ЭИ269 -углерода 0,5-0,6%, марганца - 4-5,5%, никеля 20%

* 55Г9Н9Х3

* 45Г17Ю3

Сплавы высокого электросопротивления

Они делятся на следующие группы:

* сплавы для реостатов

* сплавы для нагревательных элементов

Они должны отличаться высоким электросопротивлением (низкой электропроводностью). Поэтому они представляют собой сплавы - твердые растворы, а не чистые металлы.

Наиболее распространенные сплавы для реостатов:

* Манганин - МНМц3 - 3%никеля, 12%марганца остальное медь

* Константан - МНМц40-1,5 - 40% никеля 1.5% марганца остальное медь

* Копель - МНМц43-0,5 - 435никеля, 0,5% марганца, остальное медь

Сплавы для нагревательных элементов, поскольку они работают при очень высоких температурах в окислительной среде. должны быть одновременно и окалиностойкими, т.е. не окисляться и не прогорать.

В их составе всегда присутствует хром и алюминий.

Наиболее употребительные сплавы этой группы:

* Фехраль (Х13Ю4) -углерода менее0,15%

предельная рабочая температура 1000°

Лекция 14

«Медь и ее сплавы»

Медьчаще других металлов встречается в виде самородков, иногда достигающих весьма больших размеров. Естественно это один из первых металлов, с которым познакомился человек.

Значениемеди и ее сплавов в деятельности человека было столь велико, что это нашло отражение в названии целых эпох в развитии человечества (медный век, бронзовый).

Медь и ее сплавы, обладающие ценными техническими свойствами, широко применяются и в наше время.

По электропроводности Сизанимает 2 место после серебра и поэтому является одним из важнейших материалов для проводников

По теплопроводности Ситакже уступает только серебру и ее широко используют в теплообменниках.

Сплавы меди отличаются достаточной коррозионной стойкостью, высокими технологическими свойствами, имеют приятный цвет и полируются до сильного блеска.

Медь и ее сплавы хорошо обрабатывается давлением , из них производят все виды полуфабрикатов, получаемых обработкой металлов давлением: плиты, листы, ленту, фольгу, поковки, штамповки, трубы, профили, проволоку.

Медь и ее сплавыхорошо свариваются всеми видами сварки, легко поддаются пайке.

При ее обработке резанием особых затруднений не возникает.

К недостаткам меди можно отнести ее высокую плотность, склонность к окислению при повышенной температуре, ее высокую стоимость и дефицитность.

Медив земной коре сравнительно немного (0,01%), но известны богатые ее месторождения

Свойства меди

* Тпл.=1083°

* Тип решетки -ГЦК

* плотность -8,95 г/смз

* Т кипения 2360°

* Чистейшая медь обладает небольшой прочностью и высокой пластичностью.

s =200Мпа d =35%

Техническая медь имеет следующие марки:

* М00 Си не менее 99,99%

* М0 - 99,95%

* М1 - 99,9%

* М2 - 99,7%

* М3 - 99,5%

Механические свойства технической меди

* s в =220-260Мпа d =40-45%

Области применения меди

* Они очень разнообразны: Сu широко используется в электротехнике: это провода высоковольтных линий электропередач, воздушных линий связи, троллейбусные провода, коллекторные шины для электромашин, токопроводящие шины.

* Это всевозможные теплообменники, водоохлаждаемые поддоны, кристаллизаторы, обеспечивающие интенсивный отвод тепла от расплава.