Сталь с высокой магнитной проницаемостью

Обновлено: 18.05.2024

Холоднокатаная сталь имеет высокую магнитную проницаемость ( больше чем у горячекатаной) в направлении, совпадающем с направлением проката, тогда как поперек проката магнитная проницаемость относительно низкая. Поэтому магнитопроводы из холоднокатаной стали делают так, чтобы магнитные линии замыкались по направлению проката стали. Магнитопроводы трансформаторов малой мощности изготовляют из ленты холоднокатаной стали. [31]

Магнитопроводы должны иметь высокую магнитную проницаемость , незначительную коэрцитивную силу, стабильные магнитные характеристики в рабочем диапазоне температур и во времени, минимальные потери на гистерезис, рассеивание и вихревые токи, устойчивость к посторонним механическим воздействиям. [32]

Холоднокатаная сталь имеет высокую магнитную проницаемость ( больше, чем у горячекатаной) в направлении, совпадающем с направлением проката, тогда как поперек проката магнитная проницаемость ее относительно низкая. Поэтому магнитопроводы из холоднокатаной стали делают так, чтобы магнитные потоки замыкались по направлению проката стали. В качестве материала для магнитопроводов трансформаторов малой мощности служит лента холоднокатаной стали. [33]

Железо-никелевые сплавы имеют высокую магнитную проницаемость , которая резко уменьшается при больших напря - женностях поля и при высоких частотах. [34]

Сплавы железо-никелевые с высокой магнитной проницаемостью ( пермаллои) выпускают ( ГОСТ 10160 - 62) со следующими свойствами: марки 45Н и 50Н - с повышенной магнитной проницаемостью и наивысшим значением индукции насыщения; 50НП, 65НП и 34НКМП - обладающими кристаллографической или магнитной текстурой и прямоугольной петлей гистерезиса ( их обозначают буквой П); 50НХС - с повышенной проницаемостью и высоким электросопротивлением; 79НМ, 80НХС и 76НХД - с высокой магнитной проницаемостью в слабых полях. Сплавы марок 50Н, 50НП и 79НМ с улучшенными свойствами обозначают дополнительно буквой У, например, 50Н - У. Сплавы поставляют в виде горячекатаных листов или прутков толщиной или диаметром от 3 до 100 мм и холоднокатаной ленты толщиной от 0 02 до 2 5 мм и шириной от 30 до 250 мм. [35]

Сплавы прецизионные с высокой магнитной проницаемостью ( магнитномягкие) ( ГОСТ 10994 - 64) - высоколегированные на желе-зоникелевой и кобальтовой основах, деформируемые. Марки, краткие технические характеристики и примерное назначение приведены ниже. [36]

Электротехническая сталь обладает высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями в переменном магнитном поле. [38]

У ферритов с высокой магнитной проницаемостью анизотропия, как правило, невелика, поэтому естественный резонанс обнаруживается у них на низких частотах. И наоборот, можно считать, что материалы с низкой резонансной частотой имеют высокую магнитную проницаемость. Например, у марганец-цинкового феррита, обладающего начальной проницаемостью ц0 порядка нескольких тысяч, резонансная частота fr практически равна - Л Мгц, а у никель-цинкового феррита, у которого, как видно из фиг. Далее, у бариевого феррита, ферроксплана и других ферритов гексагональной системы магнитная проницаемость ц составляет всего лишь - 10, и резонансная частота fr обнаруживается примерно при 1000 Мгц. [39]

Магнитно-мягкие материалы обладают высокой магнитной проницаемостью , небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис. [40]

Магнитно-мягкие материалы обладают высокой магнитной проницаемостью , ( небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис. [41]

Чистое железо обладает высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями на гистерезис. Однако удельное сопротивление чистого железа сравнительно со сталями весьма мало, почему в железе при работе в переменном магнитном поле получались бы большие потери мощности на вихревые токи. Кроме того, получить весьма чистое железо трудно и дорого, почему его применяют лишь в некоторых специальных случаях. [43]

Эти магниты обладают высокой магнитной проницаемостью , малой коэрцитивной силой и небольшими потерями мощности при перемагничивании. [44]

Магнитномягкие материалы обладают высокой магнитной проницаемостью , небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис. Используются в качестве магнитопровода постоянного тока ( реле, электромагниты, электрические машины, дроссели) и переменного тока ( электрические машины, сердечники трансформаторов и дросселей, электромагниты, измерительные приборы) и в ряде других случаев, где необходимо при наименьшей затрате энергии достигнуть наибольшей индукции. [45]

Магнитомягкие прецизионные сплавы

Магнитомягкие сплавы – это материалы с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. Принимается, что сплавы данного класса имеют значения коэрцитивной силы не превышающие 1000-1200 А/м, что обусловлено их малой петлей гестерезиса. Быстро намагничиваются в том числе и в слабых магнитных полях, но и быстро теряют магнитные свойства при снятии магнитного поля. Рассматриваемые материалы относятся к одной из самых многочисленных групп прецизионных сплавов - с высокой магнитной проницаемостью.

Основными компонентами рассматриваемых материалов являются железо (Fe) и никель (Ni). Достаточно большое количество марок имеют в своем составе еще и кобальт (Co). В качестве легирующих элементов можно отметить хром (Cr), молибден (Mo), ванадий (V), медь (Cu) и кремний (Si). Сплавы системы Fe-Ni часто называют пермаллои, Fe-Co - пермендюры.

Классификация

По основным магнитным, электрическим, механическим свойствам, а также в соответствии с промышленным назначением магнито-мягкие сплавы можно разделить на 8 групп.

Таблица 1

Группа	Марка	Общая техническая характеристика	Назначение
С наивысшей магнитной проницаемостью в магнитных полях	79НМ 80НХС 77НМД	Наивысшая магнитная проницаемость (μ_a=20000÷200000, μ_max=100000÷1000000); наименьшая коэрцитивная сила от 4 до 0,2 А/м при значениях индукции насыщения 0,5-0,8 Тл	Сердечники малогабаритных трансформаторов, дросселей, реле, дефектоскопов, головок аппаратуры магнитной записи, магнитные экраны
С высокой магнитной проницаемостью и повышенным удельным электрическим сопротивлением	50НХС	Большие значения магнитной проницаемости (μ_a=1500÷6000, μ_max=15000÷100000); удельное электрическое сопротивление от 0,9 до 1,0 мкОм·м при значениях индукции насыщения 1,0-1,4 Тл	Сердечники аппаратуры связи дросселей, импульсных трансформаторов
С высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией насыщения	45Н (ЭП462) 50Н (ЭП467) 50Н-ВИ	Большая магнитная проницаемость (μ_a=1500÷6000, μ_max=15000÷100000); индукция насыщения не менее 1,5 Тл	Витые и штампованные сердечники междуламповых и малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей
С прямоугольной петлей гистерезиса	50НП 34НКМП 40НКМП 70НМ	Имеют высокую петлю гистерезиса (B_τ/B_s=0,85÷0,98); наивысшая максимальная магнитная проницаемость (μ_max=40000÷1200000) при индукции насыщения до 1,5 Тл	Сердечники магнитных усилителей, бесконтактных реле, контактных выпрямителей, дросселей модуляторов, импульсных трансформаторов, магнитных элементов, счетно-решающих устройств
С высокой индукцией насыщения	49КФ 49К2ФА	Наивысшая индукция насыщения (2,0-2,4 Тл); большое значение температуры Кюри	Сердечники и полюсные наконечники обычных и сверхпроводящих магнитов, электромагнитов, малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, магнитных усилителей, экранов, роторов и статоров, электрических машин, телефонных мембран, магнитострикционных приборов. Сердечники импульсных и широкополосных трансформаторов
С низкой остаточной индукцией	47НК 64Н 40НКМ 68НМ 79Н3М	Низкая остаточная индукция (5% от B_s); малая зависимость проницаемости от величины намагничивающего поля; высокая стабильность свойств при изменении температуры и воздействии магнитных полей
С высокой коррозионной стойкостью	36КНМ	Коррозионная стойкость в условиях повышенной влажности, морской воде и во многих агрессивных средах	Магнитопроводы различных систем управления, якорей и электромагнитов, магнитопровод пневматических и гидравлических клапанов, работающих без защитных покрытий во влажной и агрессивных средах
С высокой магнитострикцией	49К2Ф	Наивысшие значения магнитострикции 35-8010-6 и низкая коэрцитивная сила до 240 А/м	Сердечники магнитострикционных преобразователей ультразвуковой, гидроакустической аппаратуры, электромеханических фильтров, линий задержки

Свойства магнитомягких сплавов

Свойства того или иного материала зависят от его химического состава, способа производства и некоторых других факторов. Логично рассматривать свойства магнитомягких прецизионных сплавов в рамках групп, описанных в разделе Классификация. Они приведены в столбце Общая техническая характеристика в таблице 1.

Марки

Основные марки прецизионных магнитомягких сплавов приведены в разделе Классификация, таблица 1. Химический состав и прочие требования к ним регламентируются стандартами ГОСТ 10994-74 и ГОСТ 10160-75.

Достоинства / недостатки

Достоинства

имеют большие значения магнитной проницаемости в слабых полях;
обладают малой коэрцитивной силой.

Недостатки

большая чувствительность магнитных свойств к механическим напряжениям;
пониженные значения индукции насыщения по сравнению с электротехническими сталями;
сравнительно высокая стоимость.

Области применения

Пермаллои, пермендюры и другие представители данного класса прецизионных сплавов находят широкое применение в магнитных элементах измерительных, автоматических и радиотехнических устройств при их работе в слабых постоянных и переменных полях с частотой до нескольких десятков килогерц, а для микронного проката и до более высоких частот. Конкретные варианты применения магнитомягких сплавов приведены в разделе Классификация в таблице 1.

Продукция

--> --> Основные виды полуфабрикатов, которые производятся из магнито-мягких сплавов, определяются дальнейшим применением данных материалов. Это, в основном, магнитопроводы, сердечники и прочие подобные электротехнические элементы. Соответственно, среди заготовок можно выделить листы, ленты (в том числе микронной толщины) и прутки.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Сплавы с наивысшей магнитной проницаемостью в слабых полях

Общая характеристика. Сплавы обладают высокой начальной (20—100·10 3 Гс/Э) и максимальной (100—1000·10 3 Гс/Э) проницаемостью с малой коэрцитивной силой (0,05—0,003 Э). Сплавы на Fe—Ni основе содержат 70—85% Ni.

Для получения определенного сочетания магнитных, электрических и механических свойств их легируют молибденом, хромом, медью, ванадием, вольфрамом и кремнием (табл. 5).

Назначение — сердечники малогабаритных трансформаторов, дросселей, реле, дефектоскопов, магнитные экраны и головки аппаратуры магнитной записи. Из ленты толщиной ≤0,05 мм — сердечники импульсных трансформаторов, магнитных усилителей, элементов счетно-решающих устройств и других бесконтактных магнитных элементов.

Выбор сплава проводится с учетом его магнитных свойств в постоянных и переменных магнитных полях, электрических, механических и других свойств (табл. 6—9).

μ₁ = 25·10 3 Гс/Э при f = 15000 Гц и толщине 0,02 мм
μ₁ = 30·10 3 Гс/Э при f = 1000 Гц и толщине 0,1 мм
α_H = 15 1/Э при f = 15000 Гц и толщине 0,02 мм

Основные технологические данные . Сплавы можно подвергать обработке давлением и резанием, сварке, прокатке до микронных толщин.

В поковках, прутках и лентах толщиной до 0,05 мм сплавы практически изотропны, в лентах толщиной менее 0,05 мм наблюдается анизотропия магнитных свойств. При намагничивании в направлении, совпадающем с направлением холодной деформации, сплавы характеризуются повышенным значением отношения остаточной индукции к индукции насыщения. Для улучшения технологических свойств сплавов при механической обработке может быть проведена предварительная термическая обработка в вакууме или водороде при температуре 800—900° С. Сплавы применяют после термической обработки. Для сплавов с наивысшей проницаемостью термическую обработку следует проводить с особой тщательностью (табл. 10).

Сплавы после термической обработки чувствительны к механическим напряжениям, которые способны приводить к необратимому ухудшению свойств (табл. 11).

При изготовлении сердечников из лент толщиной менее 0,01 мм температуру отжига снижают на 100 градусов. Особое внимание при изготовлении сердечников должно быть обращено на качественную (без заусенцев) резку ленты и нанесение равномерного и тонкого покрытия.

Сплавы не подвержены коррозии при температуре 25±10°С и относительной влажности не более 40%.

Структура — однофазный твердый раствор с гранецентрированной решеткой (γ-фаза). Сплавы склонны к образованию упорядоченной атомной структуры при медленном охлаждении в области температур 600—300° С. При образовании упорядоченной структуры магнитные свойства и удельное электрическое сопротивление уменьшаются.

Сплавы с ванадием имеют высокие магнитные свойства после медленного (60—20 град/ч) охлаждения в области температур 600—300° С. При этом повышается также температурная стабильность максимальной проницаемости сплавов в климатическом интервале температур.

Магнитомягкие сплавы

Магнитомягкие сплавы — ферромагнитные сплавы, характеризующиеся узкой петлей гистерезиса и поэтому малой коэрцитивной силой. Хотя магнитномягкие материалы не ограничены конкретным значением коэрцитивной силы, принимается, что она не превышает 10—12 Э.

При таком общем определении магнитомягких сплавов к ним нужно отнести трансформаторную сталь и другие электротехнические стали, в том числе железо, а также некоторые конструкционные и нержавеющие ферромагнитные стали. Однако в силу большой номенклатуры указанных сталей и сплавов, а также специфики их магнитных свойств и применения (относительно крупное электромашиностроение, трансформаторостроение и т. д.), как правило, их выделяют в самостоятельные группы.

По основным магнитным, электрическим, механическим свойствам и назначению описываемые здесь магнитомягкие сплавы можно разделить на 12 групп (табл. 1).

Магнитные свойства магнитомягких сплавов в постоянном поле определяются химическим составом, структурой и текстурой сплава после окончательной термической обработки. В свою очередь структура и текстура сплава зависят от способа изготовления. Некоторые свойства (намагниченность насыщения и температура Кюри) сравнительно слабо меняются при небольших изменениях состава и обычно не зависят от условий изготовления и термической обработки. Наоборот, такие характеристики, как проницаемость, коэрцитивная сила, потери на гистерезис, сильно зависят от этих факторов и более других физических свойств чувствительны к изменениям содержания примесей или условий и режима термической обработки. Поэтому их называют структурно чувствительными свойствами.

Структурно чувствительные свойства зависят также от химического состава, содержания примесей, неметаллических включений, температуры испытаний, кристаллической структуры, в том числе сверхструктуры и наведенной анизотропии, ориентации кристаллов, дефектов кристаллической решетки и напряжений. В зависимости от величины основных физических констант (констант анизотропии и магнитострикции), которые определяются общим составом сплава, указанные факторы могут в разной степени воздействовать на структурно чувствительные свойства. Иногда эти факторы действуют в противоположных направлениях, как например растягивающие и сжимающие напряжения в области предела упругости в сплавах с положительной или отрицательной магнитострикцией. Именно поэтому при изготовлении магнитномягких сплавов можно путем различных технологических операций (выплавка, горячая и холодная прокатки, промежуточная и окончательная термическая обработки) оказывать направленное воздействие на структуру, анизотропию (кристаллографическую или наведенную), тип и количество неметаллических включений, примесных атомов и другие факторы, постигая тем самым требуемого сочетания и уровня свойств.

В связи с этим технологический процесс изготовления магнитомягких сплавов, как правило, строго регламентирован начиная с подбора шихтовых материалов и кончая окончательной термической обработкой.

В настоящее время выплавку магнитомягких сплавов в промышленных условиях проводят в индукционных открытых и вакуумных печах, а также индукционных печах с контролируемой атмосферой. В некоторых случаях для получения экстремальных свойств используют различные виды переплава: электрошлаковый (ЭШ), электроннолучевой (ЭЛ), плазменно-дуговой (ПД).

Последующий передел слитков проводится с применением различных способов обработки. К их числу относятся ковка, горячая, теплая и холодная прокатка, волочение, термическая обработка, в контролируемых рафинирующих средах и вакууме и термомагнитная обработка (в продольном или поперечном магнитном поле).

В каждом частном случае технология выплавки и последующих операций определяется механизмом формирования конечных свойств в сплаве данного состава.

Нормируемые ГОСТом и техническими условиями свойства магнитомягких сплавов гарантируются после изготовления изделия (магнитопровода) из нагартованной ленты (листа, прутка), и термической обработки в нормируемых условиях по рекомендованному режиму. В связи с высокой чувствительностью основных магнитных свойств к локальным или макроскопическим воздействиям, вызывающим пластическую или упругую деформацию (вырубка, рихтовка пластин, резка и навивка ленты, зачистка, сверление отверстий, сварка, электроизоляционное покрытие и т. д.), все технологические операции по изготовлению магнитопровода необходимо проводить до окончательной термической обработки.

В некоторых случаях, как например при изготовлении головок магнитной записи, неизбежны операции после окончательной термической обработки, вызывающие возникновение напряжений (пропитка, механическая полировка). При этом нужно учитывать неизбежное снижение магнитных свойств, степень которого будет зависеть от технологии этих операций, а в конечном счете — от величины возникающих напряжений.

Магнитные свойства сердечников в переменных и импульсных полях в значительной степени зависят от качества электрической изоляции между витками витого или пластинами наборного сердечника. Электроизоляционное покрытие и технология его нанесения должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) высокая однородность, сплошность и достаточное электрическое сопротивление при толщине покрытия 0,5—5 мкм (на сторону);

2) высокая термическая стойкость при температурах отжига 1100—1300°С в среде чистого сухого водорода или глубокого вакуума;

3) отсутствие химического взаимодействия или взаимной диффузии компонентов металла и покрытия.

Магнитомягкие сплавы изготовляют и поставляют в виде холоднокатаных лент толщиной от 0,0015 до 2,5 мм, горячекатаных листов, горячекатаных и кованых прутков. Сплав 50НП изготовляют только в виде лент толщиной 0,02; 0,05 и 0,1 мм.

Размер и допускаемые отклонения для холоднокатаных лент толщиной 0,02—2,5 мм и горячекатаных листов, и прутков нормируются ГОСТ 10160—75 («Сплавы железоникелевые с высокой магнитной проницаемостью»), приведены в табл. 2 и 3 соответственно.

Аналогичные данные на ленту толщиной менее 0,02 мм нормируются техническими условиями и приводятся при описании сплавов.

Допускаемые ГОСТ 10160—75 отклонения по ширине лент приведены в табл. 4.

Сплавы поставляют в холоднокатаном состоянии без термической обработки. Для получения нормируемых магнитных свойств изделия из сплавов должны пройти термическую обработку, указываемую для каждого сплава.

Изложенные ниже материалы содержат данные о сортаменте и нормируемых свойствах, а также обширные справочные сведения о поведении сплавов в различных условиях эксплуатации. Приведены свойства сплавов в постоянных и переменных полях при воздействии положительных и отрицательных температур, при механических воздействиях. Кроме того, приведены данные о физических свойствах сплавов.

Магнитные свойства, приведенные в марочнике, соответствуют наиболее характерным свойствам, получаемым при изготовлении образцов и проведении термической обработки по рекомендациям ГОСТ или технических условий.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Высокая магнитная проницаемость гайпер-сила по сравнению с обычными кремнистыми сталями дает ему преимущество там, где требуются трансформаторы малых размеров. В настоящее время некоторые другие фирмы также изготавливают специальные высококачественные сердечники подобной конфигурации. [3]

Высокая магнитная проницаемость материала магнитопровода , узкая гистерезисная петля материала, а также значительное сопротивление вихревым токам, к которым стремятся при практическом выполнении тахогенераторов, позволяют пренебречь потоком рассеивания и сопротивлением потерь. [4]

Высокую магнитную проницаемость имеют железони-келевые сплавы - пермаллои. [5]

Высокой магнитной проницаемостью в слабых полях обладают пермаллои. [6]

Весьма высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой обладают железоникелевые сплавы. Из них наибольшее распространение получил пермаллой ( 79 % никеля, 10 - 18 % железа, остальное - медь, молибден, марганец, хром), применяемый для изготовления сердечников магнитных усилителей, катушек индуктивности, реле и пр. Максимальная магнитная проницаемость пермаллоя достигает 200 000, для увеличения сопротивления в состав его вводят медь или хром. Некоторые марки пермаллоя имеют прямоугольную петлю гистерезиса. [7]

Благодаря высокой магнитной проницаемости феррита ( порядка нескольких сотен) под действием магнитного поля электромагнитной волны в катушке получается значительно более сильный магнитный поток, нежели при отсутствии сердечника. Поэтому даже при малых размерах катушки в магнитной антенне возникает такая же эдс, как и в рамочной антенне гораздо больших размеров. [9]

Для получения высокой магнитной проницаемости и малых удельных потерь в обычные сорта трансформаторной стали вводится кремний ( от 0 5 до 4 8 %), который является основной легирующей присадкой этой стали. [10]

Для получения высокой магнитной проницаемости магнитопровод не должен быть чрезмерно насыщен и индукция в нем при максимальном магнитном потоке не должна превышать 1 4 - 1 6 Тл. Снижение потребляемой реактивной мощности достигается за счет уменьшения магнитных полей рассеяния, сцепленных только с первичной или только со вторичной обмоткой. В последнем случае обмотка называется дисковой чередующейся. [12]

Для обеспечения высокой магнитной проницаемости сердечника магнита и снижения в то же время потерь мощности, связанных с вихревыми токами, его собирают из отдельных листов, разделенных между собой высококачественной электрической изоляцией. При изготовлении мощных сердечников также применяют эпоксидные стеклопластики. [15]

Читайте также: