Прецизионные металлы и сплавы

Обновлено: 02.05.2024

(от франц. précision — точность), металлические сплавы с особыми физическими свойствами (магнитными, электрическими, тепловыми, упругими) или с редким сочетанием свойств, обусловленных точностью химического состава, отсутствием примесей, тщательностью изготовления и обработки. Применяются главным образом для изготовления точных приборов, а также в бытовой технике (телевизорах, часах и т. д.).

ПРЕЦИЗИО́ННЫЕ СПЛА́ВЫ (от франц. precision — точность), металлические сплавы (см. СПЛАВЫ) с заданными физическими свойствами (магнитными, электрическими, тепловыми, упругими) или с редким сочетанием свойств, обусловленным точностью химического состава, отсутствием примесей, тщательностью изготовления и обработки.
При разработке новых прецизионных сплавов изучаются диаграммы состояния (см. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ) состав – свойство. При этом, если необходимо получить целый комплекс свойств, осуществляется оптимизация сплавов по целому ряду параметров. Другим эффективным методом при разработке сплавов с заданными свойствами является физический прогноз, в основе которого заложено изучение физических закономерностей формирования свойств в сплавах различных систем.
Большинство прецизионных сплавов создано на основе Fe, Ni, Со, Cu, Nb. Прецизионные сплавы обладают широчайшим спектром свойств. В ряде случаев необходимо, чтобы в сплавах наблюдалось очень малое изменение физических параметров при изменении температуры, магнитного и электрического полей, механических нагрузок (такими свойствами обладают, например, инвар (см. ИНВАР) , элинвар (см. ЭЛИНВАР) , манганин (см. МАНГАНИН) , константан (см. КОНСТАНТАН) , перминвар (см. ПЕРМИНВАР) ). В других случаях необходимо получить существенное изменение физических параметров сплава при изменении внешних условий (такие свойства проявляют пермаллой (см. ПЕРМАЛЛОЙ) , алюмель (см. АЛЮМЕЛЬ) , хромель (см. ХРОМЕЛЬ) , копель (см. КОПЕЛЬ) , магнитострикционные материалы (см. МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ) , пружинные сплавы, термобиметаллы).
К прецизионным сплавам относятся и сплавы, обладающие сверхпроводимостью (см. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ) , сплавы с заданным значением физических параметров (например, ковар (см. КОВАР) , платинит (см. ПЛАТИНИТ) , фернико), в том числе сплавы с разнообразным сочетанием свойств и сплавы, сохраняющие требуемые свойства в условиях агрессивных сред, вибрации, электрического разряда, радиации, глубокого вакуума и т. д.
Сплавы с тепловыми аномалиями

Промышленные сплавы с аномалиями тепловых свойств главным образом разработаны на основе инварного эффекта в системе Fe – Ni.
В сплавах системы Fe – Ni в области концентраций от 32 до 50% Ni наблюдаются характерные аномалии, связанные с инварным эффектом. Инвар (сплав с 36% Ni ) обладает минимальным температурным коэффициентом линейного расширения . Аномалия свойств, связанная с инварным эффектом, используется в промышленности для создания сплавов с заданным значением . Легирование инвара небольшими добавками, за исключением кобальта, приводит к повышению . Сплавы инварного состава обладают сильной зависимостью свойств, в частности теплового расширения, от структурного состояния. Поэтому путем пластической деформации и термической обработки можно управлять значением .
Сплавы с упругими аномалиями

В большинстве неферромагнитных металлов при повышении температуры модуль упругости понижается. Но в ферромагнитных металлах и сплавах на их основе во многих случаях имеет место возрастание модуля упругости при повышении температуры. Ряд сплавов обладает положительным температурным коэффициентом модуля упругости, слабо или совсем независящим от магнитного поля. К ним относятся ферромагнитные сплавы инварного класса на основе Fe — Ni, Co — Fe — Cr, Co — Ni — Fe — Cr, Fe — Pt; антиферромагнитные двойные сплавы элинварного класса Mn — Cu, Mn — Ni, Fe — Rh и тройные сплавы Fe — Cu, легированные Cr, Fe, Co, Mo и др. В антиферромагнитных сплавах на основе марганца в зависимости от состава наблюдается понижение модуля упругости, аномалия модуля упругости наблюдается и в сплавах на основе ниобия. В сплавах Nb — Ti, Nb — Zr, Nb — W и др. при определенных концентрациях составляющих его компонентов и соответствующих температурных обработках достигается близкий к нулевому значению температурный коэффициент модуля упругости.
Модуль упругости сплавов Fe — Ni изменяется в зависимости от содержания элементов по кривой с минимумом. Рост модуля упругости с повышением температуры является одной из интереснейших аномалий в сплавах с инварным эффектом. Это явление используется в промышленности для создания сплавов с низким температурным коэффициентом модуля упругости.
Прецизионные сплавы для криогенной техники

Необходимость в разработке двух групп прецизионных сплавов — прецизионных сверхпроводящих материалов и прецизионных криогенных конструкционных материалов возникла в связи с проблемой создания мощных и крупногабаритных сверхпроводящих устройств. Применение прецизионных сверхпроводящих материалов связано с эксплуатацией сверхпроводящих систем. Чтобы следить и управлять режимом работы таких систем, необходимы различные датчики (температур, поля, давления, расхода жидкого гелия и пр.), чувствительные элементы которых изготавливаются из прецизионных сверхпроводящих материалов.
В группу прецизионных сверхпроводящих материалов входят сверхпроводящие сплавы и соединения с заданным значением сверхпроводящих и нормальных параметров. Если для сильноточных сверхпроводящих материалов рабочими параметрами являются критическая плотность тока в определенном поперечном магнитном поле, критическое магнитное поле и температура сверхпроводящего перехода, то для прецизионных сплавов наряду с этими характеристиками рабочими параметрами могут быть электросопротивление, температурный коэффициент электросопротивления, теплопроводность, модуль упругости и другие свойства.
В группу прецизионных криогенных конструкционных материалов входят конструкционные материалы с заданным значением механических и физических параметров.
Магнитные прецизионные сплавы

К магнитным прецизионным сплавам относятся магнитомягкие (см. МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ) и деформируемые магнитотвердые (см. МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ) сплавы.
Магнитомягкие сплавы — ферромагнитные сплавы, характеризующиеся узкой петлей гистерезиса (см. ГИСТЕРЕЗИС) и малой коэрцитивной силой (см. КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА) . Магнитные свойства магнитомягких сплавов в постоянном поле определяются химическим составом, структурой и текстурой сплава после окончательной термообработки. Структурно-чувствительные свойства зависят также и от химического состава, типа, дисперсности и количества неметаллических включений, температуры испытаний, кристаллической структуры, анизотропии, дефектов кристаллической решетки и напряжений. Поэтому в процессе изготовления магнитомягких материалов можно путем технологических операций оказывать направленной воздействие на структуру, анизотропию, тип и количество примесей и другие факторы, достигая требуемое сочетание свойств и уровень магнитных свойств. В качестве примеров таких сплавов можно привести сплав системы Fe — Si — Al, обладающий высокой твердостью и износостойкостью, а также молибденовый пермаллой с повышенным коэффициентом прямоугольной петли гистерезиса и дифференциальной проницаемостью.
Деформируемые магнитотвердые сплавы делятся на 4 группы: сплавы для постоянных магнитов, сплавы для активной части роторов гистерезисных электродвигателей, для носителей магнитной записи и для элементов памяти. Для большинства применений форма петли магнитного гистерезиса сплавов должна быть как можно ближе к прямоугольной. Повышение магнитных и механических свойств сплавов в результате деформации происходит благодаря тому, что по всему объему происходит равномерное распределение ферромагнитной фазы. Повышенная однородность и мелкозернистая структура сплава, например, в системе Fe — Co — Ni — Al, получаемая при высоких степенях деформации, способствует улучшению механической обрабатываемости сплава и ряда других свойств. Деформированные сплавы могут проявлять аномально высокие характеристики в определенных температурных интервалах, которые используются при изготовлении изделий
Аморфные прецизионные сплавы

Основным достоинством аморфных прецизионных сплавов является простота их изготовления. Лента может быть вытянута из расплава, минуя сложные процессы технологического передела слитка: ковку, прокатку, промежуточные высокотемпературные отжиги и пр. В ряде случаев аморфные прецизионные сплавы превосходят по сочетанию свойств кристаллические прецизионные сплавы. Аморфные прецизионные сплавы, например, на основе Co — Fe — Si — B. обладают высоким электросопротивлением и уникальным сочетанием магнитных и механических свойств – высокой магнитной проницаемостью, малой коэрцитивной силой и высокой механической жесткостью. Эти свойства определяют их преимущество при использовании в качестве магнитных экранов, сердечников, высокочастотных трансформаторов и др.
Среди других свойств аморфных прецизионных сплавов следует отметить высокое электросопротивления, низкий и отрицательный температурный коэффициент электросопротивления, высокие магнитострикционные свойства, коррозионную стойкость. Основным недостатком таких сплавов является метастабильность структуры и наличие последовательных состояний, отделенных друг от друга невысокими энергетическими барьерами, что может привести к переходам между этими состояниями под действием различных внешних факторов.
Приведенный перечень прецизионных сплавов далеко не полный. Создание новых прецизионных сплавов становится возможным, если в какой-либо системе обнаруживаются аномалия физических свойств. Возможные требования к прецизионным сплавам вытекают из особенностей их применения. Основные требования: миниатюризация с целью достижения заданных физических параметров сплава в микрообъемах, повышение энергоотдачи единицы объема (или массы) материала, повышение надежности, т.е. стабильность физических свойств во времени и при воздействии сложных условий эксплуатации, увеличение числа нормируемых параметров сплавов и развитие многофункциональности материалов, сращивание функций металла и функциональных узлов приборов.

Прецизионные сплавы – описание, виды, особенности

Развитие высоких технологий повышает требования к чистоте сплавов, а также требует производства соединений с четко установленными физическими свойствами. Требуются материалы, которые с высокой точностью соответствуют заданным параметрам по: проводимости, ковкости, устойчивости к перепаду температур. В результате множественных экспериментов появились прецизионные сплавы актуальные для использования в ряде направлений: оптические системы, нанотехнологии и даже бытовая техника, где сплавы с особыми качествами выступают как температурные датчики.

Стандарт высокой точности

Все марки прецизионных сплавов марки сведены воедино в ГОСТ 10994–74. Тут описаны основные группы соединений, содержащих установленное процентное количество химических элементов и обладающих абсолютно разными качествами. Фактически, разработанный государственный стандарт, объединяющий прецизионные сплавы – справочник по ним, где соединения распределены по следующим категориям

магнито-мягкие, обладающие высокой магнитной проницаемостью;

магнито-твердые (отмечается в маркировке буквой Е), характеризуются мощной магнитной энергией;

омические, отличающиеся заданным коэффициентом температуры расширения;

составы, гарантирующие материалу высокую степень упругости;

композиты с заданными электрическими свойствами;

сверхпроводящие сплавы;

термобиметаллы, аморфные.

Главная отличительная черта этих материалов в том, что указанные процентные доли вещества в сплавах должны максимально точно совпадать с табличными данными. Это одно из основополагающих требований к прецизионным металлам.

Особенности высокоточного производства

Изготовление прецизионных сплавов не имеет выработанной общепринятой технологии. Это связано с тем, что высокие требования к чистоте соединений требуют ряд специальных этапов внутри технологического процесса:

подбор шихты;

работа в установленной среде, например водороде;

применение специфического переплава, включая электронно-лучевой, плазменный или зонный.

Некоторые из видов обработки/чистки отображаются в ГОСТ 10994–74. Так, прецизионные сплавы в справочнике отмечаются дополнительными буквенными значениями. Их краткое обозначение и расшифровка выглядит так: ВИ (вакуумно-индукционная плавка), ЭЛ (электро-лучевая), ВД (вакуумно-дуговая), П (плазменная), Ш (электрошлаковый переплав).

Хорошим примером, демонстрирующим выпуск готовых изделий из прецизионных сплавов, может служить АЗПИ (Алтайский завод прецизионных изделий). Предприятие выпускает продукцию, не имеющую аналогов на мировом рынке.

Топливная продукция завода АЗПИ из прецизионных сплавов

Сплавы по ГОСТ 10994-74 имеют цифробуквенную маркировку. Где число обозначает среднюю процентную долю вещества. Для 6 группы цифра ставится после буквы, в остальных случаях двухзначное число находится перед буквой. Документ описывает основные качества и свойства материалов, вынося в отдельную графу рекомендуемое место использования.

Прецизионное литье имеет довольно однообразную форму выпуска: ленты, проволока, прутки, полосы, прочее.

Производство прецизионных сплавов сталкивается со слабо изученным влиянием коррозии на них, поскольку именно она часто влияет на ухудшение тех или иных характеристик. Коррозия нередко становится причиной поломки сложных узлов оборудования: перегоревшая проволока, как следствия замыкания.

Прецизионные изделия подвержены сразу нескольким видам разрушения, что требует дальнейших исследований в этом направлении. Одной из основных проблем производства прецизионных составов оказывается возможность окисления их компонентов. Чтобы исключить это, в технологический процесс добавляют горячую обработку слитков в вакууме или инертной атмосфере.

Наряду с использованием соединений со строго заданным составом и характеристикам, продолжает развиваться технология высокоточного изготовления деталей, в частности прецизионное литье, также учтенное ГОСТ 10994-74. Данная технология содержит различные методики:

Центробежное литье основано на однородном распределении расплава под действие аналогичной силы. Металл заливается во вращающуюся плиту и уже далее растекается каналами по формам.
Тугоплавкие отливки. Предварительно изготавливаются из высокоочищенного песка и смолы.
Силикатные формы.

Как результат на выходе получаются прецизионные детали требуемых габаритов и формы. ГОСТ 10994-74 отображает сплавы прецизионные, марки и рекомендации по их использованию для изготовления проволоки

Области применения

Выпуск высокоточных видов стали и сплавов не ограничивается слитками, охватывая практически все разнообразие форм: ленты, проволока, прутки и прочее. Более того, прецизионными оказываются не только сплавы, как материал, но и различные виды металлического проката. Например, достаточно востребованы на рынке прецизионные трубы. Это связано как с высокой степенью чистоты металлической поверхности изделия, так и точно выдержанными параметрами: эллипсность, внешний диаметр, толщина стенки. Труба прецизионная производится из марок стали 10, 20, 35, 45, 40Х, 30ХГСА. Продукт находит свое применение в гидравлических и пневматических системах, а также при прокладке жестких магистралей.

Прецизионные трубы отличаются улучшенными характеристиками, по следующим критериям:

механическая прочность, соответственно возможность эксплуатации под интенсивными нагрузками;

устойчивость к внешним воздействиям;

износостойкость.

Эти параметры позволяют сохранить интерес к уже отработанной продукции. Поэтому вторичная прецизионная труба относится к категории делового металла, нередко используясь как компонент конструкций, требующих высокой надежности и прочности составляющих материалов.

Однако трубы – это только частное проявление масштабного использования современным производством прецизионных деталей. Они, как и трубная продукция, сходны с обычным ассортиментом изделий, но отличаются высокоточным исполнением и повышенными эксплуатационно-прочностными характеристиками. Из ГОСТа редакции 74 года “Сплавы прецизионные” – металлы нашли применение в робототехнике, фармацевтике, приборостроении и даже изготовлении фасовочной продукции.

Отдельная сфера реализации прецизионных сплавов – производство часов. Пружины часовых механизмов и заводные изготавливаются из прецизионных сплавов с заданными коэффициентами упругости. Отличительной особенностью таких материалов выступает устойчивость к высоким температурам, что позволяет альтернативно использовать их, как материал чувствительных деталей измерительного оборудования или нагревательных элементов.

Не меньший интерес представляет лента из прецизионных сплавов, описанная в ГОСТ 12766.2-90.

Лента из прецизионного сплава марки 27КХ

Магнитные прецизионные сплавы

Производство трансформаторов, дросселей, выпрямителей и прочей продукции, также требует соединений с заданными физическими свойствами. Под изготовление продукции данного типа используются сплавы прецизионные магнитно мягкие. Их отличительная особенность – высокие величины магнитной проницаемости, индукции насыщения и удельного электрического сопротивления.

Другая категория соединений – прецизионные сплавы магнито-твердые, находит свое применение в производстве постоянных магнитов: малогабаритных и неответственного назначения. Также данный вид материала используется при производстве активной части гистерезисных двигателей.

Методы определения параметров высокоточных сплавов

Высокие требования к прецизионным соединениям требуют регулярного контроля качества получаемых соединений и деталей. Одна из подобных процедур – метод определения живучести, реализуется для тестирования нагревательных элементов из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Экспертиза предусматривает поочередный нагрев деталей до заданной температуры с последующим охлаждением до потемнения нагретой поверхности. Время, прошедшее до перегорания тестируемого образца соответствует пределу живучести.

Наряду с этой технологией для контроля качества прецизионных сплавов проводится тестирование следующих критериев:

Химический состав. Используются высокоточные методики, в частности рентгенофлуоресцентный анализ.
Контроль структуры металла и наличия дефектов. Реализуется на металлографическом оборудовании с использованием ультразвуковых и вихретоковых методик.
Электрические и магнитные свойства. Эти параметры контролируются стандартными физическими испытаниями.

Марки прецизионных сплавов – перечень

Ниже представлен список, практически всех (существующих ныне), прецизионных сплавов:

Сплавы прецизионные магнитно-мягкие

16Х, 27КХ, 34НКМ, 35НКХСП, 36КНМ, 40Н, 40НКМ, 45Н, 47НК

47НКХ, 49К2Ф, 49К2ФА, 49КФ, 50Н, 50НХС, 50ХНС, 64Н, 68НМ

76НХД, 77НМД, 79Н3М, 79НМ, 80Н2М, 80НХС, 81НМА, 83НФ, 83НФ-Ш

Сплавы прецизионные магнитно-твердые

25КФ14Н, 35КФ10Н, 35КХ4Ф, 35КХ6Ф, 52К13Ф

35КХ8Ф, 52К10Ф, 52К11Ф, 52К12Ф

ЕХ3, ЕХ5К5, ЕХ9К15М2, ЕВ6

Сплавы прецизионные с высоким электрическим сопротивлением

Н50К10, Н80ХЮД-ВИ, Х13Ю4, Х15Н60, Х15Н60-ВИ, ХН20ЮС

Х15Н60-Н, Х15Ю5, Х20Н73ЮМ-ВИ, Х20Н80, Х20Н80-ВИ, ХН70Ю-Н

Х20Н80-Н, Х23Ю5, Х23Ю5Т, Х25Н20, Х27Ю5Т

Сплавы прецизионные, составляющие термобиметаллов

Сплавы прецизионный с заданными свойствами упругости

17ХНГТ, 36НХТЮ, 36НХТЮ5М, 44НХТЮ

36НХТЮ8М, 40КНХМВТЮ, 40КХНМ, 68НХВКТЮ

42НХТЮ, 42НХТЮА, 43НКТЮ, 97НЛ

Сплав прецизионный с заданным ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения)

29НК, 30НКД, 32НК-ВИ, 32НКД, 33НК, 34НК, 52Н

35НКТ, 36Н, 36НХ, 38НКД, 39Н, 42Н, 58Н-ВИ

42НА-ВИ, 47Н3Х, 47НД, 47НХ, 47НХР, 48НХ

Вторичные прецизионные металлы

Пункты приема металлолома также проявляют интерес к отслужившим эксплуатационный ресурс изделиям из соединений нихрома, высоколегированных сталей и прочих прецизионных сплавов. Прием черного металла: сталей марок: 42НХТЮ, 49КФ, 47НД, а также инвара, ковара и прочих, производится по цене, исходя из содержания кобальта и никеля (расшифровка в ГОСТ). Значительное количество ООО, специализирующихся на переработке прецизионных сплавов и металлов примут отходы из этих соединений, имеющих соответствующий знак (маркировку) или определив состав иным способом.

Владимирский завод прецизионных сплавов

Впрочем, как отмечалось ранее, многие прецизионные изделия, в частности трубы, даже нихромовая прецезионная проволока относятся к категории делового лома, поскольку, отслужив установленный период эксплуатации, находятся в состоянии, пригодном для дальнейшего использования, включая ответственные применения, например, трубопроводы под высоким давлением. Таким образом, сдавать прецизионный лом во вторчермет не всегда оптимальное решение.

Прецизионные металлы и сплавы

Прецизионные сплавы (от франц. precision — точность) — металлические сплавы с заданными физическими свойствами (магнитными, электрическими, тепловыми, упругими) или с редким сочетанием свойств, обусловленным точностью химического состава, отсутствием примесей, тщательностью изготовления и обработки.

Прецизионные сплавы – сплавы со специальными физическими и физико-механическими свойствами изготавливают в виде тонкой ленты и проволоки (в том числе микронных размеров), а также в виде листов, полос, прутков, поковок и тонкостенных труб для ответственных узлов и элементов управляющей, синхронизирующей и силовой аппаратуры, устройств современной техники: электронной и радиопромышленности, техники связи, автоматики, телемеханики, электротехники, приборостроения, медицины и т.д. Прецизионные сплавы изготавливаются и поставляются по государственным стандартам и техническим условиям.

При разработке новых прецизионных сплавов изучаются диаграммы состояния состав – свойство. При этом, если необходимо получить целый комплекс свойств, осуществляется оптимизация сплавов по целому ряду параметров. Другим эффективным методом при разработке сплавов с заданными свойствами является физический прогноз, в основе которого заложено изучение физических закономерностей формирования свойств в сплавах различных систем.

Изделия и детали из прецизионных сплавов, несмотря на малый размер, играют в приборах, устройствах и системах не вспомогательную, а основную роль – служат источником, усилителем или фильтром основного сигнала, приводящего в действие всю систему, определяя её точность и надёжность.

По физическим свойствам и областям применения прецизионные сплавы делятся на группы: магнитно-мягкие, магнитно-твердые, сплавы с заданным коэффициентом теплового расширения, с высокими упругими свойствами, сплавы омического сопротивления, аморфные сплавы, криогенные и термобиметаллы.

Магнитно-мягкие сплавы обладают высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой в слабых полях. Их используют в качестве сердечников магнитопроводов и магнитных экранов аппаратуры радиосвязи, радиолакации, автоматики, управления по радио, счётно-решающих машин и др.

Магнитно-твёрдые сплавы обладают высокой магнитной энергией и используется как элементы памяти – носители сигналов и постоянные магниты в радиоаппаратуре, автоматических системах, работающих по заданной программе, накопителях информации счётно-решающих машин и др.

Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения используют для спаев с различными стеклами, керамикой, слюдой и другими диэлектриками в радиолампах и электроннолучевых приборах, для деталей измерительных приборов с постоянными размерами.

Сплавы с высокими упругими свойствами обладают комплексом упругих свойств и их применяют в качестве пружин и пружинных элементов, упругочувствительных элементов измерительных приборов, мембран расходомеров, резонаторов фильтров для выбора, генерирования и настройки на заданную частоту.

Сплавы сопротивления обладают высоким удельным электрическим сопротивлением, жаростойкостью и применяются в качестве тарированных сопротивлений в радиоэлектронике, термо- и тензодатчиков для аппаратуры, регистрирующей и управляющей тепловыми и механическими нагрузками, нагревательных элементов в промышленных печах, в приборах бытовой техники.

Аморфные сплавы – особый класс прецизионных сплавов, отличающийся от кристаллических сплавов структурой, способом изготовления, областью существования на температурно-временной диаграмме и свойствами.

Криогенные сплавы обладают комплексом тепловых, электрических, магнитных и механических свойств при низких температурах от -269 до 20 о С.

Термобиметаллы представляют собой материал, состоящий из двух и более слоев металлов или сплавов с различными температурными коэффициентами линейного расширения, сваренных между собой по всей поверхности соприкосновения, и применяются для автоматического регулирования заданной нагрузки и температуры в различного рода компенсационных устройствах, термолегуляторах, а также в приборах бытовой техники.

Магнитно-мягкие сплавы
Магнитно-твердые сплавы
Немагнитные сплавы
Сплавы с высоким электрическим сопротивлением
Сплавы с заданным ТКЛР
Сплавы с заданными свойствами упругости

Металлопрокат из инструментальных, нержавеющих, жаропрочных, конструкционных, прецизионных, быстрорежущих и других сталей и сплавов

Прецизионные сплавы

10СЮ-ВИ применяется для изготовления деталей магнитных головок звуковидеозаписывающей аппаратуры; магнитных экранов; магнитодиэлектриков.

12Ю-ВИ применяется для производства кованых прутков и горячекатаных листов, применяемых в производстве прецизионных мелкомодульных зубчатых магнитопроводов.

Примечание: Сплав с высокой индукцией в слабых и средних полях и низкой коэрцитивной силой; с коррозионной стойкостью в ряде кислотных и агрессивных сред.

16ХЦ-ВИ применяется для работы в изделиях спецтехники в условиях агрессивных сред и воздействия ударных нагрузок

16ЮХ-ВИ применяется для изготовления сердечников магнитных головок и других радиоэлектронных компонентов; деталей авиационного приборостроения с высокой стойкостью к облучению быстрыми нейтронами при температурах до +100 °С.

Примечание: Сплав обладает высокой износостойкостью.

27КХ применяется для изготовления роторов и статоров электрических машин и других магнитопроводов, работающих при обычных и высоких температурах и в условиях механических нагрузок.

Примечание: Сплав с высокой индукцией от 24 кгс в средних и сильных полях, высокой точкой Кюри 950 °С и повышенными механическими свойствами.

27КХ-ВИ применяется для изготовления роторов и статоров электрических машин и других магнитопроводов, работающих при обычных и высоких температурах и в условиях механических нагрузок.

36КНМ применяется для изготовления магнитопроводов, работающих в морской воде.

Примечание: Сплав с высокой индукцией в слабых и средних полях и низкой коэрцитивной силой; с высокой коррозионной стойкостью в морской воде.

36КНМ-ВИ применяется для изготовления магнитопроводов, работающих в морской воде.

С 01.01.1991 сплав не допускается к применению во вновь создаваемой и модернизируемой технике.

49К2Ф (ЭП207) применяется для производства пакетов ультразвуковых преобразователей телефонных мембран.

Примечание: Сплав с высоким магнитным насыщением, высокой и постоянной проницаемостью, высокой магнитострикцией и высокой точкой Кюри.

49КФ применяется: для изготовления сердечников и полюсных наконечников, магнитов и соленоидов.

Примечание: Сплав с магнитным насыщением не менее 2,35 Тл, с высокой точкой Кюри 950 °С и высокой магнитострикцией.

49КФА-ВИ применяется для производства сердечников и полюсных наконечников магнитов и соленоидов, трансформаторов, магнитных усилителей, роторов и статоров электрических машин

50Н (ЭИ467) применяется для изготовления сердечников междуламповых и малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих при повышенных индукциях без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием; в качестве пассивного слоя при изготовлении термобиметаллов, используемых для изготовления чувствительных к изменению температуры элементов контрольно-измерительных приборов и аппаратов. При использовании сплава марки 50Н и активного слоя из сплава 24НХ изготавливается термобиметалл марки ТБ73/57 (ТБ0831), который применяется для изготовления термочувствительных элементов с малой величиной изгиба.

Примечание: Сплав с повышенной магнитной проницаемостью, обладающий наивысшим значением индукции насыщения из всей группы железоникелевых сплавов, не менее 1,5 Тл. Термобиметалл марки ТБ73/57 (ТБ0831) с пониженным коэффициентом чувствительности (10—13)·10 -6 град -1 , с пониженным удельным электрическим сопротивлением (0,55—0,60) Ом·мм 2 /м.

79НМ применяется для изготовления сердечников малогабаритных трансформаторов, дросселей и реле, работающих в слабых полях магнитных экранов; в малых толщинах (0,05-0,02 мм) — для сердечников импульсных трансформаторов, магнитных усилителей и бесконтактных реле.

Примечание: Сплав с высокой магнитной проницаемостью в слабых полях при индукции насыщения 0,65-0,75 Тл. Сплав после термической обработки с замедленным охлаждением от +600 °С характеризуется незначительным изменением свойств в климатическом интервале температур.

Магнитно-твердые сплавы

40КНБ (ЭП966) применяется для изготовления методом штамповки контакт-деталей гезаконов (герметизированных запоминающих контактов); малогабаритных постоянных магнитов

5Х14В (5ХВ14) применяется для изготовления деталей активной части ротора гистерезисных микродвигателей.

Примечание: Сплав обладает высокой магнитной энергией и запасом технологической пластичности (деформируемости), позволяющих изготавливать детали сложной формы.

ЕВ6 применяется для изготовления магнитов неответственного назначения.

Примечание: Легированный магнитно-твердый сплав с коэрцитивной силой от 5 до 12 кА/м и остаточной индукцией от 0,8 до 1,0 Тл.

С 01.01.1991 сплав не допускается к применению во вновь создаваемой и модернизируемой технике

ЕХ3 применяется для изготовления магнитов неответственного назначения.

ЕХ5К5 применяется для изготовления магнитов неответственного назначения.

ЕХ9К15М2 применяется для изготовления магнитов неответственного назначения.

Примечание: Легированный магнито-твердый сплав с коэрцитивной силой от 5 до 12 кА/м и остаточной индукцией от 0,8 до 1,0 Тл.

Немагнитные сплавы

38НХМ-ВИ (ЧС129-ВИ) применяется для изготовления изделий специального назначения;
соединений труб, штуцеров и др. с корпусом изделия толщиной до 25,0 мм;
в оборудовании, работающем с радиоактивными средами.

40ХНЮ-ВИ (ЭП793-ВИ) применяется для производства приборных подшипников, деталей передаточных механизмов, роторов высокопрочных изделий, хирургического режущего инструмента (скальпели).

Сплав обладает высокой твердостью (HRC не менее 57), имеет высокий модуль нормальной упругости (230 Н/мм 2 )

42ХНМ применяется для изготовления изделий специального назначения; особо тонкостенных труб применяемых для изготовления деталей в реакторостроении, оболочек ТВЭЛов, СВП и РИН (рабочих источников нейтронов), элементов активной зоны ядерных реакторов

46ХНМ (ЭП630) применяется для производства кованых слябов, предназначенных для упругих элементов, изготовленных путем свободной ковки на прессах и предназначенных для горячей механической обработки (для переката на лист); изготовления изделий специального назначения; соединений труб, штуцеров и других деталей с корпусом изделия толщиной до 25,0 мм в оборудовании, работающем с радиоактивными средами. Сплав отличает высокая коррозионная стойкость в высокоокислительных средах на основе азотной кислоты с добавкой фтор-хлор ионов при температуре кипения

46ХНМ-ВИ (ЭП630-ВИ) применяется для производства кованых слябов, предназначенных для упругих элементов, изготовленных путем свободной ковки на прессах и предназначенных для горячей механической обработки (для переката на лист); изготовления изделий специального назначения; соединений труб, штуцеров и других деталей с корпусом изделия толщиной до 25,0 мм в оборудовании, работающем с радиоактивными средами. Сплав отличает высокая коррозионная стойкость в высокоокислительных средах на основе азотной кислоты с добавкой фтор-хлор ионов при температуре кипения

ХН50МГЮ (ЭК1) применяется для производства проволоки, используемой для сварки сплавов 46ХНМ (ЭП630) и 38НХМ-ВИ (ЧС129-ВИ)

ХН85МЮ-ВИ (ЭП797-ВИ) применяется для изготовления сварочной проволоки, сварных деталей и узлов работающих в радиоактивных средах, соединений деталей из сплава марки 46ХНМ (ЭП630) с деталями из коррозионностоиких сталей типа 12X18Н10Т, 10Х17Н13М2Т

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением

Н50К10 применяется для изготовления термодатчиков и термочувствительных элементов, работающих в интервале температур от +20 до +500 °С.

Примечание: Сплав с заданным температурным коэффициентом электрического сопротивления. Сплав обладает высоким постоянным температурным коэффициентом электрического сопротивления до 5,5·10 -3 1/°С в интервале температур от +20 °С до +500 °С.

Н80ХЮД-ВИ применяется для изготовления прецизионных резисторов и тензорезисторов; тончайшей проволоки (0,020-0,400 мм) для производства резистивных элементов.

Примечание: Сплав с низким температурным коэффициентом электрического сопротивления и высоким удельным электрическим сопротивлением.

Х15Н60-Н-ВИ применяется для изготовления электронагревательных элементов промышленных электропечей и различных электронагревательных устройств с предельной рабочей температурой до 1150 °С и бытовых приборов. Сплав Х15Н60-Н-ВИ рекомендуется для нагревателей электротермического оборудования повышенной надежности.

Примечание: Сплав жаростойкий в окислительной атмосфере, в азоте, аммиаке, неустойчив в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, более жаропрочен, чем железохромалюминиевые сплавы

Х15Ю5 применяется для изготовления резистивных элементов; электронагревательных устройств.

Примечание: Сплав жаростойкий в окислительной атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, работает в контакте с высокоглиноземистой керамикой; склонен к провисанию при повышенных температурах, не выдерживает резких динамических нагрузок. Сплав X15Ю5 — заменитель сплава Х13Ю4.

Х20Н73ЮМ-ВИ применяется для изготовления прецизионных резисторов, резисторов с повышенной стабильностью и тензорезисторов.

Х20Н80-ВИ применяется для изготовления ответственных деталей внутри вакуумных приборов; соединителей в изделиях электронной техники; не прецизионных резисторов; холоднотянутой проволоки микронных размеров и элементов сопротивления из нее; порошка, используемого в производстве проницаемых изделий и пористой прокатанной и спеченной ленты, фильтров для очистки смазочных масел, топлива, щелочей, воздуха и других газов и технических жидкостей, а также для изготовления гасителей пламени; пористых охладителей; порошка, применяемого для изготовления уплотнительных вставок турбин; плющеной ленты 0,1-1,0 мм для изготовления нагревательных элементов и элементов сопротивления; плющеной ленты 0,05 ± 0,005 х 0,25 ± 0,05 специального назначения для изготовления плетёного жгута; порошков, применяемых в качестве защитных и упрочняющих плазменных покрытий в авиационной отрасли; тончайшей проволоки (0,009-0,400 мм) для производства резистивных элементов.

Х23Ю5 (ЭИ595) применяется для изготовления резистивных элементов; электронагревательных устройств; элементов сопротивления.

Х23Ю5Т применяется для изготовления нагревательных элементов с с предельной рабочей температурой +1400 °С в промышленных и лабораторных печах, бытовых приборов и электрических аппаратов теплового действия, элементов сопротивления

Примечание Сплав жаростойкий в окислительной атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, углеродосодержащей, водороде, вакууме, работает в контакте с высокоглиноземистой керамикой, не склонен к язвенной коррозии, склонен к провисанию при высоких температурах, не выдерживает резких динамических нагрузок. Примечание: Сплав жаростойкий в окислительной атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, углеродосодержащей, водороде, вакууме, работает в контакте с высокоглиноземистой керамикой, не склонен к язвенной коррозии, склонен к провисанию при высоких температурах, не выдерживает резких динамических нагрузок.

Х27Ю5Т (ЭИ626) применяется для изготовления электронагревательных элементов печей с предельной рабочей температурой +1350 °С.

Примечание: Сплав жаростойкий в окислительной атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, углеродосодержащей, водороде, вакууме, работает в контакте с высокоглиноземистой керамикой, не склонен к язвенной коррозии, склонен к провисанию при высоких температурах, не выдерживает резких динамических нагрузок.

ХН20ЮС (ЭК11) применяется для изготовления нагревателей промышленных электропечей и различных электронагревательных устройств с предельной рабочей температурой до +1100 °С

Примечание: Сплав жаростоек в окислительной среде, вакууме. Более жаропрочен, чем железохромистые сплавы.

ХН70Ю-Н применяется для изготовления нагревателей промышленных электропечей с предельной рабочей температурой до 1200 °С

Примечание: Сплав жаростоек в окислительной атмосфере, водороде, азотно-водородных смесях, вакууме; более жаропрочен чем железохромалюминиевые сплавы. Предельная рабочая температура нагревателей из сплавов этих марок 1200 °С.

Сплавы с заданным ТКЛР

32НК (ЭП475) применяется для изготовления изделий с полированной поверхностью, деталей сложной формы, которые нельзя подвергать закалке для получения более низкого ТКЛР труб

32НКД (ЭИ630А) применяется для изготовления деталей приборов очень высокой точности, требующих постоянства размеров в интервале климатических температур

32НХ3-ВИ (ЭП546-ВИ) применяется для изготовления прутков и горячекатаного листового проката, применяемых для производства деталей электровакуумной техники

34НКД-ВИ применяется для производства прутков горячекатаных и кованых, поковок, применяемых для изготовления деталей приборов очень высокой точности с низким ТКЛР, требующих постоянства размеров и работающих в интервале температур от минус 196 °С до плюс 100 °С

36Н применяется для изготовления деталей приборов, требующих постоянства размеров в интервале климатических температур; в качестве пассивного слоя при изготовлении термобиметаллов, используемых для изготовления чувствительных к изменению температуры элементов контрольно-измерительных приборов и аппаратов

36НХ (ЭП713) применяется для производства ободранной трубной заготовки, изготовленной свободной ковкой на прессах или РКМ и предназначенной для изготовления труб; изготовления конструкций и трубопроводов, работающих при низких температурах

47НД-ВИ применяется для спайки с мягким стеклом марок С93—4, С93—2, С95—2, С94— 1, С90—1, С90—2 и т. д.; для соединения с керамикой и слюдой для пружин герметических контактов

80НМВ-ВИ применяется для производства холоднокатаных лент и листов, применяемых для изготовления деталей электронно-измерительных приборов методом штамповки и вытяжки

Сплавы с заданными свойствами упругости

12ХНКМТЮ (СП22) применяется для изготовления упругих чувствительных элементов; ленточных пружин различного назначения

29Н26КХБТЮ-ВИ применяется для изготовления упругих чувствительных элементах, работающих до 300 о С и в условиях повышенной влажности

36НКВХБТЮ-ВИ (ЭК162-ВИ) применяется для изготовления упругих чувствительных элементов, силовых пружин, датчиков давления работающих при температурах (-196. +400)°С вавиаприборах и автоматических устройствах

36НХТЮ (ЭИ702) применяется для изготовления упругих и упругочувствительных элементов, работающих при температуре до +250 °С

36НХТЮ-ВИ (ЭИ702-ВИ) применяется для изготовления упругих и упругочувствительных элементов, работающих при температуре до +250 °С

36НХТЮ5М (ЭП51) применяется для изготовления упругих и упругочувствительных элементов, работающих при температуре до +350 °С

36НХТЮ8М (ЭП52) применяется для изготовления упругих и упругочувствительных элементов, работающих при температуре до +400 °С

37НКВТЮ-ВИ (ЭП920-ВИ) применяется для изготовления изделий вавиаприборах и автоматических устройствах

40КХНМ (ЭИ995) применяется для производства упругих и упругочувствительных элементов; пружин часовых механизмов, витых цилиндрических пружин, работающих при температуре до +400 °С, кернов электроизмерительных приборов; холоднокатаной ленты толщиной 0,10-2,0 мм и холоднокатаной проволоки диаметром 0,1-6,0 мм, предназначенных для изготовления соединительных элементов (скобок для сшивания кровеносных сосудов, каркасов искусственных клапанов) сердечно-сосудистой системы, а также других вживляемых элементов, используемых в хирургии (скобок для наложения механических швов на органы и ткани, имплантат и др.)

44НХТЮ применяется для изготовления упругих и упруго-чувствительных элементов, работающих при температуре до +200 °С

44НХТЮ-ВИ применяется для изготовления упругих и упруго-чувствительных элементов, работающих при температуре до +200 °С

45НХТ (ЭП218) применяется для производства сортового проката, листов горячекатаных, проволоки и лент, применяемых для изготовления упругих чувствительных элементов сложной формы, подвесов, роторов, гироскопов, плотномеров плотности жидкости

58НХВКТБЮ-ВИ (ЭП877-ВИ) применяется для производства упругихэлементов авиаприборов и автоматических систем

68НХВКТЮ (ЭП578) применяется для изготовления упругих чувствительных элементов, работающих при температуре от -196 °С до +500 °С

Прецизионные сплавы: описание, виды, обработка

По мере роста распространенности инновационных технологий возникает все более серьезная необходимость в использовании чистых сплавов, что означает, что требуется организация производства, которое будет позволять создавать чистые сплавы с конкретными физическими свойствами. Одними из основных параметров, которым должны соответствовать подобные сплавы, являются: проводимость, ковкость, устойчивость к агрессивным средам и резким перепадам температурного режима.

Прецизионные сплавы – результат подобных разработок, поскольку они позволили создавать продукты, которые будут подходить для различных технологических отраслей и направлений, к примеру, нанотехнологиям, отрасли бытовой техники, оптических систем. При этом область использования прецизионных изделий ничем не ограничивается. Основным местом производства подобных сплавов является завод прецизионных сплавов.

Прецизионная обработка подразумевает, что конечный продукт получит конкретные эксплуатационные свойства, для достижения которых требуется строго соблюдение технологического процесса. Также требуется обеспечить полную очистку от любых сторонних примесей и чужеродных включений, которые могли бы ухудшить качество сплава. В современной промышленности конкретные характеристики разнообразных прецизионных сплавов содержатся в соответствующих ГОСТ-ах, также там приводится расшифровка основных используемых маркировок.

В реалиях развития современного мира функционирование отрасли высоких технологий невозможно без использования прецизионной обработки металлов, поскольку для работы высокоточных автоматических устройств, вакуумной аппаратуры, а также электронно-измерительной техники требуется использование сплавов с заданными физическими и химическими свойствами.

Особенности прецизионной точности

ГОСТ 10994-74 определяет все марки существующих прецизионных металлов. В рамках этого нормативно-правового документа описываются все основные группы соединений, в которых четко описываются пропорции содержания разнообразных химических элементов. Этот стандарт рассматривается в качестве справочного материала, на основе которого базируются работы высокотехнологичных отраслей. Главная особенность заключается в том, что для функционирования этих компонентов требуется четкое совпадение пропорций элементов с табличными значениями.

Основные разновидности сплавов:

Сплавы с высокой магнитной проницаемостью (50НХС, 50Н, 64Н);
Сплавы с мощной магнитной энергией (27КХ, 35КХ6Ф, 52К12Ф);
Сплавы с определенным коэффициентом температуры расширения (ХН 20ЮС, ХН70Ю, Х15Н60-Н);
Сплавы с высокой степенью упругости (36НХТЮ, 17ХГНТ, 40КХНМ);
Композитные сплавы с определенными электрическими свойствами;
Сплавы, характеризующиеся сверхпроводимостью;
Аморфные сплавы (19НХ, 20НГ, 24НХ, НД).

Сущность прецизионных сплавов

Современный уровень развития промышленности требует новых , химически чистых сплавов , с определенными физико-химическими и технологическими свойствами : ковкостью , электропроводностью , прочностью , упругостью , намагниченностью и другими параметрами. Чтобы получить такие металлические композиции , необходимо добиваться точного процентного соотношения используемых элементов . Французское слово precision обозначает « точность » – отсюда пошло название сплавов .

Формы выпуска

Единого алгоритма выпуска прецизионных сплавов не существует, поскольку все определяется конечными целями и результатами деятельности. Все способы изготовления подобных сплавов подразумевают соблюдение определенной прецизионной точности, которая позволит сформировать у конечного продукта необходимый набор качеств и характеристик. Достаточно часто требуется выполнение следующего распространенного технологического процесса:

Выбор конкретной шихты;
Создание условий для работы в конкретной среде;
Использование специфических видов переплава.

Прецизионное литье выдвигает значительные требования к чистоте помещения, поскольку попадание загрязняющих веществ из окружающей среды может негативно сказаться на функционировании устройства. Стоит отметить, что технология прецизионного литья считается одной из высокоточных технологий производства деталей. Она подразумевает использование разнообразных методик, среди которых можно отметить следующие:

Центробежное литье;
Получение тугоплавких отливок;
Использование силикатных литейных форм.

Результатом подобного процесса являются прецизионные изделия конкретных необходимых геометрических очертаний и габаритных параметров.

Разумеется, проведение прецизионных работ требует привлечение соответствующего высококвалифицированного персонала, который знаком с особенностями проведения всех этапов работ, а также обладает достаточным арсеналом практических навыков для их выполнения.

Сплавы, полученные за счет использования подобной технологии, обладают определенными недостатками. Существуют несколько видов разрушения, характерные только для этого класса сплавов. Самой главной проблемой является окисление продукции в связи с коррозией. Коррозия – причина постепенного ухудшения эксплуатационных характеристик сплава, что со временем приводит к тому, что все они приходят в негодность.

Таким образом, изготовление материалов с особыми физическими свойствами требует дополнительных мер, позволяющих сдерживать развитие подобной проблемы. Подобной технологией является горячая обработка выплавляемых отливок в среде вакуума или инертных газов. Термическая обработка – одно из обязательных условий получения идеального сочетания необходимых свойств.

Стоит отметить, что прецизионными бывают не только сплавы, но и разновидности проката. К примеру, в современной промышленности все большей востребованностью пользуются прецизионные трубы. Еще одной распространенной вариацией конечной формы сплава является проволока. Прецизионные сплавы могут быть крайне важны при ее изготовлении, чтобы обеспечить ей строгий необходимый набор характеристик для будущего функционирования системы.

Роль и место в металлургии

Без прецизионных материалов невозможно существование высокотехнологических отраслей экономики. Если 50 лет назад потребности производства удовлетворялись сплавами с 5-6 заданными характеристиками, то теперь уже эти параметры исчисляются десятками. Выдвигаются строгие требования не только к точности показателей, но и к химической чистоте.

Прецизионные сплавы требуют тщательного подбора компонентов, строгого соблюдения технологии, поэтому металлургическая отрасль постоянно совершенствуется. Создаются прогрессивные способы обработки металлов, литья, новые сплавы с особыми свойствами.

Маркировка

Согласно ГОСТу 10994 74, в марках прецизионных сплавов присутствуют цифры и русские буквы, которые обозначают названия химических элементов.

Название элемента	Латинское обозначение	Русское обозначение
Азот	N	А
Алюминий	Al	Ю
Бериллий	Be	Л
Бор	B	Р
Ванадий	V	Ф
Вольфрам	W	В
Кобальт	Co	К
Кремний	Si	С
Марганец	Mn	Г
Медь	Cu	Д
Молибден	Mo	М
Никель	Ni	Н
Ниобий	Nb	Б
Селен	Se	Е
Титан	Ti	Т
Фосфор	P	П
Хром	Cr	Х
Цирконий	Zr	Ц
Редкоземельные металлы	–	Ч

На 1-м месте в маркировке стоит 2-значное число, которое отображает процентное содержание, округленное до целого, основного металла (он обозначается первой буквой). Последующие литеры также обозначают названия компонентов, по убыванию процентного содержания, причем железо не маркируется. Вторая цифра – процент легирующей добавки. Например, марка 34 НКМ расшифровывается так: в сплаве содержится 34% никеля, К – кобальт, М – молибден. Или 35КХ4Ф: 35% Co + Cr + 4% V.

В прецизионных сплавах после цифры стоит буква Н или К. Магнитотвердые сплавы обозначаются буквой К или Е после числа.

В некоторых маркировках отображается способ выплавки (он ставится через дефис после букв). 30НКД-ВИ означает, что сплав получен путем вакуумно-индукционной переплавки. ВД – вакуумно-дуговая, ЭЛ – электронно-дуговая, П – плазменно-дуговая, Ш – электрошлаковая плавка.

Классификация

Прецизионные сплавы классифицируют по их свойствам. Различают 6 групп:

Магнитно-мягкие – самая многочисленная группа. Это соединения на основе никеля и железа, иногда и кобальта. Легирующие элементы: марганец, хром, молибден, углерод, кремний, сера. Марки: 81НМА, 40НКМ, 50НХС, 40НКМП, 79Н3М, 49К2Ф и др. Соединения Fe-Ni называют пермаллоями , Fe-Co – пермендюрами .
Магнитно-твердые материалы. Сюда отнесены сплавы на основе кобальта и железа. Легирующие добавки: кремний, углерод, марганец, сера, хром, ванадий, молибден. Разновидности: магнико, ални, викаллой, соединения кобальта с редкоземельными химическими элементами. В зависимости от свойств данные композиции делятся на 3 группы. Марки сплавов: 52К10Ф, ЕХ3, 35КХ4Ф, ЕХ9К15М2, 52К12Ф и др.
Сплавы с высокой степенью упругости. Основные металлы – никель и железо. Легирующие компоненты: сера, медь, алюминий, марганец, кремний, углерод. Марки: 36НХТЮ, 97НЛ, 42НХТЮА, 40КХНМ и др.
С заданным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), или инварные сплавы. Основные элементы – железо и никель. Марки сплавов: 32НК, 30НКД, 35НГ, 33НК-ВИ и др.
Сверхпроводящие сплавы. Различают сверхпроводники I и II рода. Марки: 35БТ (титан-ниобий), 25БТ, 65БТ; 70ТМ-ВД (титан-молибден), БТЦ-ВД (ниобий).
Термобиметаллы. Изготавливаются обычно из 2-х видов сталей, с разным линейным расширением. Материалы, в зависимости от их свойств, делятся на 6 групп. Марки сплавов: 19НХ, 20НГ, 75ГНД и др.

Термобиметаллы маркируются в соответствии с ГОСТ 10533-86.

Технология и формы выпуска

Для изготовления прецизионных материалов нет единой технологии. Это связано с необходимостью получения сплавов в точном соответствии с заданными эксплуатационными характеристиками. Для каждого материала индивидуально подбирается шихта, своя рабочая среда, способ плавки.

В ГОСТе 10994-74 указаны методы прецизионного литья, с помощью которых изготавливаются высокоточные детали:

Центробежное литье. Металлы заливают во вращающуюся плиту, где они под действием центробежной силы перемешиваются в однородную массу, затем по специальным желобам равномерно заполняют отливочную форму.

Использование силикатных литейных форм.

Получение отливок из форм, изготовленных из очищенного песка и тугоплавких смол.

Для улучшения рабочих характеристик изделия проходят термическую обработку в вакууме, магнитном поле или инертных газах.

Из прецизионных материалов выпускаются различные формы изделий:

проволока;
нить;
прутки;
ленты;
полосы;
фольга;
фасонный прокат;
трубы.

Последние особенно востребованы. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам, трубы после окончания номинального эксплуатационного срока используются в качестве материала по другому назначению.

Свойства и области применения

Металлоизделия, изготовленные из прецизионных сплавов, используются во всех высокотехнологичных отраслях промышленности, в медицине, при изготовлении бытовой техники, часов, электронагревательных приборов.

Магнитомягкие сплавы

У пермаллоев и пермендюров высокая магнитная проницаемость, даже в слабых магнитных полях, а коэрцитивная сила не превышает 1000-1200 А/м. Для них характерно быстрое намагничивание и такая же незамедлительная потеря свойств при исчезновении магнитного поля. В зависимости от петли гистерезиса, степени магнитно-электрической проницаемости и других свойств их делят на 8 групп.

сердечники для всех видов трансформаторов, дросселей, электромагнитов;
детали для магнитных цепей;
магнитные элементы радиотехнических и измерительных приборов;
магнитопроводы систем управления

Из магнитомягких сплавов изготавливаются полуфабрикаты в виде листов, лент и прутков.

Магнитотвердые сплавы

Эти сплавы «работают» в магнитных полях с высокой напряженностью – десятки тысяч А/м. Для них характерна высокая остаточная магнитная индукция, коэрцитивная сила, магнитная энергия при размагничивании.

носители магнитной записи информации;
элементы памяти в электронных приборах;
постоянные магниты;
роторы гистерезисных двигателей различной мощности.

Магнитно-твердые материалы изготавливаются в виде плоского и круглого проката.

Сверхпроводящие сплавы

Из сверхпроводящих сплавов, в зависимости от их свойств, изготавливают:

обмотки генераторов и магнитов большой мощности (например, для поездов на магнитной подушке);
туннельные диоды для электронных устройств;
магнитные насосы;
медицинские томографы;
сердечники соленоидов;
устройства для формирования магнитного поля;
детекторы адронного коллайдера;
детали криогенных конструкций;
тепловые ключи.

Сверхпроводящие прецизионные материалы выпускаются во всех формах, в том числе фасонный прокат.

Термобиметаллы

Это термочувствительные материалы. Пластина единичной толщины изгибается при изменении температуры на 1 °К. Материалы используются для изготовления такой продукции:

элементы термометров, терморегуляторов;
защитные автоматы для электросетей;
термоэлементы тепловых и токовых реле;
термокомпенсаторы .

Термобиметаллы выпускаются в виде ленты.

Инварные сплавы

Инвары отличаются тем, что заранее можно рассчитать изменение размеров в запрограммированном диапазоне температур. Для них характерна высокая прочность , пластичность, минимальный коэффициент расширения и отсутствие ферромагнетизма.

При значениях ТКЛР близких к нулю: эталоны длины, измерительные инструменты, газовые лазеры, криогенное оборудование, электровакуумные, метрологические и геодезические приборы.
Низкие и средние ТКЛР: детали приемо-усилительных ламп, клистронов, магнетронов, телевизионных трубок, полупроводниковых приборов.

Инварные сплавы выпускаются в виде плоского и круглого проката.

Сплавы с заданными показателями упругости

Такие композиции обладают высоким пределом прочности, устойчивостью к пластической деформации при статических и циклических нагрузках. Исходя из этой способности, материал используется для изготовления пружинных элементов для точных измерительных приборов и мощных пружин для крупной техники. Кроме того, сплавы устойчивы к воздействию физиологических растворов, поэтому широко используются в медицине: кардиостимуляторы, иглы, противотромбозные фильтры, медицинские инструменты.

Выпускается продукция в виде листового и круглого проката.

Перспективы развития отрасли

На текущий момент в связи со сложной геополитической обстановкой все более важным компонентом развития государства становится развитие собственной промышленности и отрасли научно-технологических инноваций, которые позволят быть независимыми от внешних поставок различных комплектующих и деталей.

Крайне высокие темпы развития промышленной отрасли формируют высокую потребность в постоянном усложнении используемых прецизионных сплавов, поскольку выдвигаются все новые и новые требования к их эксплуатационным характеристикам. Более того, происходит постоянное расширение их функциональных возможностей. К примеру, если взять 80-е годы 20-го века, то на тот момент к прецизионным сплавам выдвигались требования по 5-6 пунктам, в то же время в наши дни к некоторым разновидностям сплава выдвигаются требования по более чем сотне параметров. В связи с этим должно происходить постепенное усложнение технологического процесса, который также должен соответствовать требованиям и критериям целесообразности и экономности.

На текущий момент требования промышленного сектора не могут быть удовлетворены сплавами лишь на основе железа, кобальта и никеля, требуется внедрение новых металлов с их особыми свойствами. На текущий момент активное применение получили такие металлы как ниобий, тантал, хром. Однако несмотря на достаточно высокий уровень развития данной отрасли требуется продолжение ведения научно-технических исследований, направленных на определение потенциальных возможностей по использованию различных сплавов и их форм, чтобы выявить совершенно новые полезные свойства существующих прецизионных сплавов.

Читайте также: