Уменьшение старения достигается легированием железа некоторыми элементами, например кремнием или алюминием, а также путем искусственного старения, которое заключается в выдерживании материала при 100° С в течение 100-15б ч.

Механические напряжения, возникающие при штамповке, резке и других видах обработки, а так-

0,5

А О В 0>-Г

50 ;so

ISO 200/0 i-L.,gZ

MДO-

-10 H,A/hf

же при растяжении, сжатии или скручивании железа, могут значительно ухудшить магнитные свойства. Деформация на 0,5-1% вызывает снижение ртах на 25-30% и возрастание Яс на 15-20%. Внутренние напряжения снимаются отжигом после обработки деталей (см. § 2.7).

Магнитные свойства у тонких листов железа (меньше 0,5- 1 мм), как отмечалось, обычно хуже, чем у толстых.

Это относится к магнитным свойствам железа в слабых и в средних полях. Проницаемость в сильных полях и индукция насыщения от перечисленных причин зависят мало.

Наиболее распространеными являются низкоуглеродистая нелегированная электротехническая сталь *, электролитическое и карбонильное железо.

Низкоуглеродистую электротехническую сталь 41зготавливают тонколистовой и в виде ленты. На последнем этапе обработки ее подвергают горячей или холодной прокатке. Магнитные свойства некоторых марок низкоуглеродистой электротехнической стали приведены в табл. 2.2. Марки сталей состоят из пятизначных чисел: первая цифра - горячекатаная (1) или холоднокатаная (2); вторая - содержание кремния (О до 0,3% Si включительно) и коэффициент старения (О - сталь нелегированная без-нормирования коэффициента старения; 1 - сталь нелегированная с заданным коэффициентом старения); третья - группу по основной нормируемой характеристике (8 - по коэрцитивной силе); четвертая и пятая - количественное значение основной нормируемой характеристики для наиболее широко применяемой толщины (для восьмой группы - коэрцитивная сила). Например, марка 10895 означает: сталь низкоуглеродистая горячекатаная, с содержанием кремния не выше 0,3%, с количественно нормируемым значением Яс, которое не должно превышать 95 А/м.

Рис. 2.1. Кривая намагничивания низкоуглеродистой электротехнической стали (армко-железо)

* Некоторые марки этой стали иногда называют «армко-железо».

Типичная кривая намагничивания низкоуглеродистой электротехнической стали приведена на рис. 2.1. Указанные свойства материал .имеет после отжига без доступа воздуха при температуре 900" С в течение 2-4 ч и медленного охлаждения до 600° С со скоростью не более 20-40° в час.

Электролитическое железо изготавливают путем электролиза. Осажденное железо после тщательной промывки измельчается в порошок в шаровых мельницах. Ввиду большого насыщения водородом магнитные свойства такого железа весьма низки (Ясл: 160-640 А/м). После переплавки в вакууме и многократных отжигов электролитическое железо характеризуется следующими магнитными свойствами: рнач= = 500; ртах=15 000; Яс=30 А/м, что в несколько раз лучше, чем у армко-железа.

Ввиду высокой стоимости электролитическое железо применяют редко.

Карбонильное железо получают посредством термического разложения пентакарбонила железа Fe(C0)5. При этом в зависимости от условий разложения железо имеет различный вид: по-Рис. 2.2. Кривые намагничивания vr- рошкообразное, губчагое и т. п. леродистои стали с содержанием Карбональное железо после тер-0,1% (кривая /), 0,2% (кривая 2) и мической обработки в водороде О,37о (кривая £) углерода после от- приобретает следующие свойства: жига при 850-950 С и стали - бпгхп пппп. on nnn •

.30ХЗВ2М (кривая 4) после закалки 1гнач = 2000-3000; ртах=20 000-т------ ----- -21 500; Яс=6,4 А/м, что намно-

го выше свойств армко-железа.

с 1150°С и отпуска 625°С

Карбональное железо широко пр-именяют в качестве ферромагнитной фазы магнитодиэлектриков (см. § 2.10), его изготавливают также в виде листов различной толщины.

Иногда вместо технически чистого железа в электропромышленности используют углеродистые и легированные стали с содержанием 0,1-0,4% углерода. Магнитные свойства таких сталей ниже, чем у железа, «о их можно улучшить отжигом изготовленных деталей.

На рис. 2.2 приведены кривые намагничивания некоторых малоуглеродистых и низколегированных сталей, применяющихся в маг-нитопроводах машин и аппаратов. •

§ 2.5. Электротехнические стали

Электротехнические стали, как отмечалось, представляют собой сплав железа с 0,5-5% кремния. Кремний, образуя с железом твердый раствор, обусловливает увеличение удельного сопротивления.

На магнитные свойства чистейшего железа кремний влияет отрицательно. Однако магнитные свойства технически чистого желе-Ьа при легировании его кремнием улучшаются: возрастают начальная и максимальная проницаемости, уменьшаются коэрцитивная сила и потери на гистерезис, существенно улучшается стабильность свойств.

Положительное действие кремния на магнитные свойства технически чистого железа объясняется рядом причин. Кремний переводит углерод из вредной для магнитных свойств формы цементита в графит. Действуя как раскислитель, он связывает часть растворенных в металле газов (прежде всего кислород), а также способствует росту зерен и уменьшению констант магнитной анизотропии и магнитострикции.

Наибольшее значение максимальной проницаемости наблюдается при содержании 6,5-6,8% Si, чему соответствует близкая к нулю магнитострикция, Но в технике применяют сплавы с содержанием кремния не свыше 5,0%. Это связано с тем, что кремний ухудшает механические свойства, повышая твердость и хрупкость. Уже при 4,0-5,0% Si материал выдерживает не более 1-2 перегибов на 90°.

КрТаме того, кремний несколько снижает индукцию насыщения Bs, что является нежелательным. Кремний влияет также на плотность, теплоемкость и т. п.

Электротехническая сталь, кроме кремния, содержит примеси: углерод, серу, марганец, фосфор и др.

Наиболее вредной примесью является углерод. Его влияние на -магнитные свойства определяется процентным содержанием, формой, в которой он находится (например, в виде цементита или в виде графита), и дисперсностью включений.

Влияние серы, кислорода и марганца на магнитные свойства электротехнической стали также отрицательно. Фосфор уменьшает потери как на гистерезис, так и на вихревые токи и, следовательно, может использоваться для легирования стали, но он повышает хрупкость.

Для улучшения свойств стали необходимо тщательно очищать ее от примесей, обезуглероживать и подвергать особой термообработке. "Однако существенно улучшить этими методами свойства электротехнических сталей, выпускаемых промышленностью, не удается.

Свойства стали значительно улучшаются в результате образования магнитной текстуры при ее холодной прокатке и последующем отжиге.