Материаловедение и материалы электронных средств
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
»и возрастает по сравнению с сопротивлением железа в 6,7 раз, соответственно уменьшаются потерн на вихревые токи.
На магнитные свойства чистейшего железа кремний влияет отрицательно. Однако магнитные свойства технического железа при легировании его кремнием улучшаются. Возрастают начальная и максимальная проницаемости, уменьшаются коэрцитивная сила и потерн 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. Он, действуя как раскислитель, связывает часть растворенных в металле газов, прежде всего кислород, а также способствует росту зерен и уменьшает константы магнитной анизотропии и магнитострикции.
На рис.2 приведена зависимость максимальной проницаемости от содержания кремния. Наибольшее значение максимальной проницаемости наблюдается при содержании 6,5-6,8% Si, чему соответствует близкое к нулю значение магнитострикции. М. Гертц в результате обработки в магнитном поле рамочного монокристалла из сплава с 6,8% Si получил максимальную проницаемость, равную 3800 000. Однако в технике применяют сплавы с содержанием кремния не свыше 5,0%. Это объясняется 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.
Кремний снижает индукцию насыщения, что является нежелательным. Снижение индукции можно оценить следующей эмпирической формулой:
Bs - 21 580 - 480 - {% Si) [гс]. (42)
Кремний влияет также на плотность, теплоемкость и т.п.
Электротехническая сталь, кроме кремния, содержит углерод, серу, марганец, фосфор и др. На рис.3 представлена зависимость потерь на гистерезис в сплаве с 4% Si от различных примесей. График приведен для чистейшего железа при наличии а нем только одной из примесей.
Как видно из рис.3, наиболее вредной примесью является углерод. Его влияние на магнитные свойства определяется не только процентным содержанием, но и формой, в которой он находится (например, в виде цементита или в виде графита), а также дисперсностью включений.
Рисунок 2 Рисунок 3
Форма и дисперсность включений углерода зависят от многих причин, в том числе и от режима термообработки. В этом отношении нежелательным, например, является быстрое охлаждение стали с последующим ее старением для стабилизации свойств (нагревом до 120 - 150С в течение 100-120 ч). Такой режим может вызвать увеличение коэрцитивной силы в два-три раза.
Углерод несколько снижает потери на вихревые токи, однако не настолько, чтобы уменьшить полные потери.
Влияние серы, кислорода и марганца на магнитные свойства электротехнической стали отрицательно. Фосфор уменьшает потери как на гистерезис, так и на вихревые токи и. следовательно, может использоваться для легирования стали, но он повышает хрупкость.
В технически чистом железе всегда имеется небольшое количество различных примесей, поэтому влияние каждой из них надо рассматривать в совокупности с действием других. Для этого случая зависимости, приведенные на рис.3, являются несправедливыми.
Для улучшения свойств стали необходимо тщательно очищать ее от примесей, обезуглероживать и подвергать особой термообработке. Однако существенно улучшить указанными методами свойства электротехнических сталей, выпускаемых в промышленном масштабе, не удается.
Свойства значительно улучшаются в результате образования магнитной текстуры в стали при ее холодной прокатке и последующем отжиге.
Ранее отмечалось, что электротехнические стали, особенно с большим содержанием кремния, отличаются большой хрупкостью, поэтому долгое время при их изготовлении применяли горячую прокатку. Применение холодной прокатки считалось нерентабельным.
В 1935 г. Госс обнаружил высокие магнитные свойства холоднокатаной электротехнической стали вдоль направления прокатки. Во всех других направлениях свойства оказались хуже, т.е. такая сталь обладала магнитной текстурой и являлась магнитноанизотропной. Существенно улучшились и механические свойства: качество поверхности листа, волнистость и штампуемость. Все это привлекло большое внимание к опытам Госса и завершилось выпуском в промышленных масштабах холоднокатаных электротехнических сталей, оттеснивших на последнее место горячекатаные стали.
Высокие свойства холоднокатаных сталей и их магнитная анизотропия объясняются образованием в процессе прокатки и отжига кристаллографической текстуры.
Элементарная ячейка железокремнистого сплава представляет собой объемноцентрированный куб, для которого направлениями легкого намагничивания являются его ребра, а самому трудному намагничиванию соответствуют пространственные диагонали.
При отсутствии текстуры имеет место хаотическое расположение кристаллов. Вследствие этого материал приобретает изотропные свойства со статистически постоянной средней намагниченностью по любому направлению.
В результате холодной прокатки зерна в кристаллографическом отношении получают преимущественную ориентацию, которая называется текстурой прокатки. Степень текстуры зависит от температуры прокатки, степени обжатия и толщины листа.
Однако деформация в холодном состоянии приводит к появлению больших внутренних напряжений и, следовательно, к росту коэрцитивной силы. Эти напряже?/p>