Конструкционные материалы. Основные требования, предъявляемые к конструкционным материалам, страница 21

Основными характеристиками магнитных свойств магнетиков являются:

- начальная магнитная проницаемость μ_н;

- максимальная магнитная проницаемость μ_макс;

- коэрцитивная сила Н_с, А/м;

- остаточная индукция В_r;

- индукция насыщения В_s.

Они позволяют оценить способность материалов намагничиваться.

Материалы с малым значением Н_с (менее 60 А/м) и большой магнитной проницаемостью называются магнитно-мягкими. Материалы с большой коэрцитивной силой (Н_с = 5∙10³…10⁵ А/м) называются магнито-твердыми.

Магнитно-мягкие материалы. По применению они делятся на низкочастотные и высокочастотные и резко отличаются друг от друга электрическими параметрами.

К низкочастотным относятся технически чистое железо, электротехнические (кремнистые) стали, пермаллои, альсиферы; к высокочастотным — магнитодиэлектрики и ферриты.

Технически чистое железо промышленностью выпускается в виде стали «армко» (низкоуглеродистая сталь), содержащей не более 0,04 % С, электролитического железа и карбонильного железа. Сталь «армко» получают рафинированием чугуна в мартеновских печах. Суммарное содержание в ней примесей — до 0,08…0,1 % С, Si, S и др. Карбонильное железо получают путем термического разложения пентакарбонила железа согласно уравнению: Fе(СО)₅ = Fе + 5СО.

Полученное железо имеет вид порошка, что делает его удобным для изготовления прессованных магнитных сердечников. Карбонильное железо совершенно свободно от примесей кремния, фосфора и серы, но содержит до 0,005 % С.

Электролитическое железо получают путем электролиза раствора сульфата или хлорида железа (II), причем анодом служит чистое железо, а катодом — пластина мягкой стали. Осажденное на катоде железо (толщина слоя 4…6 мм) после тщательной промывки снимают и измельчают в шаровых мельницах, затем подвергают вакуумному отжигу или переплавляют в вакууме для удаления примеси водорода.

В табл. 3-5 приведены магнитные свойства железа различных видов.

Таблица 12

Магнитные свойства железа

Технически чистое железо используется для магнитопроводов, работающих в постоянных магнитных полях, и является основным компонентом при изготовлении многих магнитных материалов.

Электротехнические (кремнистые) стали представляют собой сплавы железа с 0,4…4,8 % кремния, изготовленные в виде листов и лент толщиной 0,05…1 мм. Легирование кремнием резко повышает удельное электрическое сопротивление этой стали, что вызывает снижение потерь на вихревые токи.

Холоднокатаные кремнистые стали, у которых кристаллы железа ориентированы в направлении наибольшего намагничивания (в направлении ребра куба кристалла), называются текстурованными. Применение такой стали в силовых трансформаторах позволяет уменьшить массу и габаритные размеры последних на 20…25 %. а радиотрансформаторов — на 40 %.

Марки электротехнической стали подразделяют на классы:

а) по структурному состоянию и виду прокатки:

1 — горячекатаная;

2 — холоднокатаная изотропная;

3 — холоднокатаная анизотропная;

б) по содержанию кремния (%):

- 0 — с содержанием кремния до 0,4 % включительно (нелегированная);

- 1 — с содержанием кремния свыше 0,4 до 0,8 % включительно;

- 2 — с содержанием кремния свыше 0,8 до 1,8 % включительно;

- 3 — с содержанием кремния свыше 1,8 до 2,8 % включительно;

- 4 — с содержанием кремния свыше 2,8 до 3,8 % включительно;

- 5 — с содержанием кремния свыше 3,8 до 4,8 % включительно;

в) по основной нормируемой характеристике:

- 0 — с удельными потерями, соответствующими магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц;

- 1 — с удельными потерями — 1,5 Тл и 50 Гц;

- 2 — с удельными потерями — при 1,0 Тл и 400 Гц;

- 6 — с магнитной индукцией в слабых магнитных полях, соответствующих напряженности поля 0,4 А/м;

- 7 — с магнитной индукцией в средних магнитных полях при 10 А/м.

В обозначении марок цифры означают: первая — класс по структурному состоянию и виду прокатки, вторая — содержание кремния, третья — по основной нормируемой характеристике, четвертая — порядковый номер типа стали. Примеры марок: 1211, 1312, 1412, 2211. 2212, 3411 и т. п.