Условия образования твердых растворов и фаз внедрения (специальных карбидов, нитридов) в сплавах на основе железа. Магнитомягкие материалы, их состав, свойства, области применения, страница 3

-сплавы на основе системы железо—никель—кобальт (перминвары);

-сплавы системы железо—никель—медь (изопермы);

-сплавы на основе системы железо—кобальт (пермендюры);

-магнитно-мягкие ферриты;

-аморфные сплавы.

1. Технически чистое железо. Под названием «технически чистое железо» понимают железо промышленной степени чистоты с ограниченным количеством примесей. К этой группе относятся низкоуглеродистая электротехническая сталь, электролитическое и карбонильное железо.

Железо обладает высокими магнитными свойствами в постоянных полях. Основной недостаток железа состоит в малом значении удельного электрического сопротивления, что ограничивает область его применения как магнитного материала постоянными магнитными полями. В переменных полях железо применять нецелесообразно ввиду больших потерь на вихревые токи.

Состав: % по массе 0,04 С, 0,2 Mn, и Si, 0,025 P, 0,03 S и 0,15 Cu

Свойства: Нач. проницаемость μ₀=250, макс. проницаемость μ_max=3500-4500, Н_с=50-125 А/м, индукция В_s в поле Н_s: 21800гс в поле Н_s=500 А/см, ρ=0,1 мкОм·м

Применение: Технически чистое железо имеет очень большое значение как шихтовый материал для получения почти всех ферромагнитных сплавов.

2. Электротехнические (кремнистые) стали, представляющие собой твердый раствор кремния в железе.

К достоинствам электротехнических сталей относятся большие значения удельного электрического сопротивления и высокие магнитные свойства. К основным недостаткам следует отнести повышенную твердость и хрупкость, а также пониженные по сравнению с железом значения индукции насыщения. Электротехнические стали изготовляются горячекатаные с изотропными магнитными свойствами и холоднокатаные — малотекстурованные и текстурованные с анизотропией магнитных свойств.

В обозначении марки стали цифры означают: первая — класс по структурному состоянию и виду прокатки ( 1 — горячекатаная изотропная; 2 — холоднокатаная изотропная; 3 — холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой;); вторая — содержание кремния (0 —с содержанием  кремния до 0,4% (нелегированная); 1— с содержанием кремния от 0,4 до 0,8%; 2 — с содержанием кремния от 0,8 до 1,8%; 3 — с содержанием кремния от 1,8 до 2,8%; 4 — с содержанием кремния от 2,8 до 3,8%; 5 — с содержанием кремния от 3,8 до 4,8%); третья — группу по основной нормируемой характеристике (0 — удельные потери при индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц (Р_1,7/50); 1 —удельные потери при индукции 1,5 ТЛ и частоте 50 Гц (P_1,5/50); 2 — удельные потери при индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц (P_1,0/400); 6 — магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (В_0,4) ; 7 — магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м (В₁₀)); четвертая — порядковый номер типа стали. Вместе первые три цифры в обозначении марки означают тип стали, четвертая цифра характеризует качество материала, чем она больше, тем выше свойства стали.

Состав:до 5% Si, 0,04 C,0,06-0,12 Al, 0,1-0,3 Mn, 0,1 Cu, не более 0,01 S и P

Свойства: Нач. проницаемость μ₀=200-600, макс. проницаемость μ_max=3000-8000, Н_с=12-80 А/м, индукция В_s в поле Н_s: 19500-20000гс в поле Н_s=300 А/см, ρ=0,60-0,25 мкОм·м

Применение: Электротехнические стали по объему применения занимают первое место среди всех других ферромагнитных материалов и находят самое широкое применение в качестве магнитопроводов электрических машин, трансформаторов, дросселей и других устройств при их работе в полях промышленной частоты и до 400— 500 гц в области малых, средних и сильных полей. Стали с содержанием Si до 2% имеют повышенную пластичность. Их используют для изготовления пакетов роторов и статоров электрических машин. Такая сталь называется динамной (изотропная).

Стали с содержанием Si более 2% более хрупкие, из них изготавливают листы для сердечников трансформаторов. Такой сплав называется трансформаторным железом (анизотропная).

3. Пермаллои - сплавы железа с никелем, обычно легированные молибденом, хромом и некоторыми другими элементами.

Основное достоинство пермаллоев — высокие значения магнитной проницаемости в слабых полях и малая величина коэрцитивной силы. Недостатками пермаллоев большая чувствительность магнитных свойств к механическим напряжениям, пониженные значения индукции насыщения и сравнительно высокая стоимость. Необходимо также учитывать, что высокие магнитные свойства у пермаллоев могут быть получены лишь в результате отжига готовых изделий в водороде или вакууме, что усложняет их применение.