Статьи

Статьи » Прецизионные магнитомягкие сплавы

Прецизионные магнитомягкие сплавы с высокой коррозионной стойкостью - 16Х и 36КНМ

Наиболее часто применяемые сплавы: 79НМ, 80НХС, 49К2ФА, 49КФ, 16Х в производстве магнитопроводов. Рассмотрены вопросы связанные с применяемостью этих сплавов, их химическим составом, классификация, а так же высокотемпературный отжиг и измерение основных магнитных параметров.

Эксплуатация электромагнитных и электромеханических изделий в агрессивных средах требует применения в них магнитомягких материалов, способных не только длительное время противостоять этой среде, но и сохранять свои магнитные свойства. К магнитомягким материалам, обладающими коррозионной стойкостью к морской воде относится прецизионный магнитомягкий сплав 36КНМ ГОСТ 10160–75, а сплав стойкий к среде повышенной влажности до 98%, тропическим условиям и к воздействию инея, россы и морского тумана – 16Х ГОСТ 10160–75. Не смотря на то, что сплав 36КНМ не рекомендуется к применению в новых разработках, на сегодняшний день эти сплавы находят широкое применение в производстве магнитопроводов для электрических машин,  якорей и электромагнитов, которые без защитных покрытий способны работать в сложных условиях воздействия среды, температуры и давления. Кроме коррозионной стойкости, по которой сплавы 16Х и 36КНМ выделяют в отдельную группу, они обладают высокой магнитной индукцией в слабых и средних магнитных полях и низкой коэрцитивной силой. Достижение параметров коррозионной стойкости и восстановление магнитных свойств осуществляется высокотемпературным отжигом в вакууме при температурах 1100°С – 1200°С.


Магнитомягкие сплавы с высокой коррозионной стойкостью и обладающие нормированными магнитными параметрами, к которым относятся максимальная магнитная проницаемость, индукция технического насыщения и коэрцитивная сила, находят применение в электромагнитных и электромеханических изделиях, работающих в агрессивных средах. В связи с чем, сплавы не только должны обладать способностью длительное время противостоять агрессивной среде, но и сохранять свои магнитные свойства. К таким сплавам относятся сплав 16Х ГОСТ 10160-75 и сплав 36КНМ ГОСТ 10160-75.
Для изготовления магнитопроводов систем управления, якорей и электромагнитов работающих без защитного покрытия в электрических машинах, предназначенных для эксплуатации в сложных условиях воздействия среды, температуры и давления применяют сплав 36КНМ, который характеризуется коррозионной стойкостью к морской воде, а так же сплав 16Х отличающийся способностью противостоять среде повышенной влажности до 98%, тропическим условиям и к воздействию инея, россы и морского тумана. Не смотря на то, что сплав 36КНМ не рекомендуется к применению в новых разработках, на сегодняшний день он продолжает находить активное применение.
Вторым важным достоинством сплавов 36КНМ и 16Х являются их хорошие механические свойства, которые позволяют обрабатывать сплавы давлением и токарной обработкой, а также сваривать сплавы с нержавеющими сталями аустенитного класса.
В настоящее время промышленностью выпускаются сплавы 16Х и 36КНМ в виде прутов с широкой номенклатурой диаметров от 10 до 120мм, а также в виде холоднокатаных лент и листов с толщиной от 0.2мм до 1.5мм и горячекатаных листов с толщиной от 4мм до 12мм.

Химический состав сплавов 16Х и 36КНМ

Классификация сплавов 16Х и 36КНМ

Исходя из принятой классификации прецизионных магнитомягких сплавов, а также в соответствии с ГОСТ 10160-75 сплавы 16Х и 36КНМ относятся к сплавам с высокой коррозионной стойкостью. Стандарт регламентирует основные магнитные параметры в зависимости от толщины и способа выплавки холоднокатаных лент, горячекатаных листов и прутков в статических магнитных полях, а именно максимальную магнитные проницаемость, коэрцитивную силу и индукцию технического насыщения, значения которых приведены в таблице 2.

В зависимости от способа выплавки, ленты и пруты сплавов 16Х и 36КНМ поставляются трех классов: с нормальными, повышенными и высокими магнитными свойствами, что соответствует открытой выплавки, выплавки в вакуумной печи и специальными методами выплавки – вакуумно-индукционная, вакуумно-дуговая, плазменная, электронно-лучевая по согласованию с потребителем из свежих шихтовых материалов.
Изготовление сборочных единиц, а также образцов-свидетелей для подтверждения основных магнитных параметров из лент и прутов сплавов 16Х и 36КНМ в настоящее время может осуществляться операциями холодной листовой штамповки, гидроабразивной резкой, лазерной резкой, электроэрозионной обработкой и токарной обработкой. Выбор того или иного способа производства существенно зависит от серийности, номенклатуры выпускаемой продукции и требований к точности геометрических размеров, а так же наличием оборудования.

Химический состав прецизионных магнитомягких сплавов 16Х и 36КНМ регламентируемый ГОСТ 10994-74

Сплав C,
не более
Si,
не более
Mn,
не более
S,
не более
P,
не более
Cr Ni Mo Co Fe
16Х 0,015 0,20 0,3 0,015 0,015 15,5 – 16,5 ≤ 0,3 остальное
36КНМ 0,03 0,40 0,5 21,5 – 22,5 2,8 – 3,2 35,5 – 37,0 остальное

Магнитные свойства прецизионных магнитомягких сплавов 16Х и 36КНМ регламентируемые ГОСТ 10160-75

Основные магнитные параметры прецизионного магнитомягких сплавов 16Х и 36КНМ ГОСТ 10160-75

Физические свойства прецизионных магнитомягких сплавов 16Х и 36КНМ регламентируемые приложением 2 ГОСТ 10160-75

Плотность
γ, кг/м3
Удельное электрическое сопротивление
ρ, Ом·мм2
Температура точки Кюри
θc, °С>
Магнитострикция насыщения
λs, 106
16Х 7,75 0,44 680 25
36КНМ 8,2 0,48 570

Механические свойства прецизионных магнитомягких сплавов 16Х и 36КНМ регламентируемые приложением 2 ГОСТ 10160-75

Твердость по Бринеллю
HB
Временное сопротивление
σB, МПа
Предел текучести
σ0,2, МПа
Модуль нормальной упругости
Е, кН/мм2
Относительное удлинение
δ5, %
Относительное сжатие
φ, %
16Х В нагартованном состоянии 185 390 220 5
после отжига 250 196 25 65
36КНМ В нагартованном состоянии 170
после отжига 490 245 45 70
Иностранные аналоги прецизионных магнитомягких сплавов 16Х и 36КНМ

Термообработка сплавов 16Х и 36КНМ: отжиг в высоком вакууме

Термообработка является обязательной технологической операцией при входном контроле сплавов 16Х и 36КНМ и окончательной технологической операцией при производстве магнитопроводов.
Режимы отжига в вакууме, позволяющие восстановить магнитные свойства прецизионных магнитомягких сплавов 16Х и 36КНМ, рекомендуемые ГОСТ 10160–75 (1 режим) и авторитетными авторами, приведены в таблице 3. При этом необходимо учитывать, что основной режим отжига позволяющий восстановить магнитные параметры, указан в сертификате качества на партию поставленного сплава, параметры которого могут незначительно отличаться от режима рекомендуемого ГОСТ 10160–75.

Подтверждение магнитных свойств деталей из сплавов 16Х и 36КНМ при межоперационном контроле или при входном контроле поставки металла на соответствие требованиям ГОСТ 10160-75 осуществляется измерениями статических магнитных характеристик основной кривой намагничивания и предельной петли гистерезиса тороидальных точеных и шихтованных образцов после высокотемпературного отжига в вакууме. При этом образцы отжигаются в одной садке с аттестуемыми деталями – образцы-свидетели. Для измерения основных магнитных параметров образцы подготавливаются в соответствие с методикой подготовки образцов к измерениям магнитных параметров кривой намагничивания и петли гистерезиса. Измерение основных магнитных параметров прецизионных магнитомягких сплавов выполняют по методике ГОСТ 8.377-80 на измерителе параметров магнитомягких материалов, в основу которого заложен индукционно-импульсный режим изменения напряженности магнитного поля. Для снижения методической погрешности измерения индукции технического насыщения, максимальной и начальной магнитных проницаемостей до уровня менее 1% применяется методика определения основных магнитных параметров в статических магнитных полях. Результаты измерений образцов сплавов 16Х и 36КНМ показаны на рисунке 3.

В настоящее время доступно значительное количество справочной литературы и научных работ, в которых представлены как диаграммы состояния двойных и тройных систем сплавов 16Х и 36КНМ с разработанными режимами высокотемпературного отжига, так и технологии термообработки и измерений основных магнитных параметров.

Основными причинами, по которым после отжига в вакууме по режиму, указанному в сертификате на поставленный металл не удается достичь нормированные для сплавов 16Х и 36КНМ магнитные параметры, являются некачественная подготовка деталей и образцов-свидетелей к отжигу в вакууме и отсутствие навыков измерения основных магнитных параметров кольцевых образцов-свидетелей в статических магнитных полях.

Если у вас есть вопросы  по технологиям термообработки и измерениям магнитных параметров, вы можете задать их на форуме или через форму обратной связи, автор проекта всегда ответит на все технические вопросы связанные с  термообработкой и измерениями магнитных параметров.

Основную информацию о прецизионных магнитомягких сплавах 16Х и 36КНМ можно почерпнуть из следующих открытых источников:

  1. ГОСТ 10160-75. Сплавы прецизионные магнитомягкие. Технические условия. – М. : Изд-во стандартов, 2004. – 47 с .
  2. ГОСТ 10994-74. Сплавы прецизионные. Марки. – М. : Изд-во стандартов, 1975. – 18 с.
  3. Прецизионные сплавы : справочник / под ред. Б. В. Молотилова. – 2-е изд. – М. : Металлургия, 1983. – 438 с.
  4. Пасынков, В. В. Материалы электронной техники : учеб. для студ. вузов по спец. электронной техники / В. В. Пасынков, В. С. Сорокин. – 3-е изд. – СПб. : Лань, 2001. – 368 с.
  5. Кекало, И. Б. Физическое металловедение прецизионных сплавов. Сплавы с особыми магнитными свойствами : учеб. для вузов / И. Б. Кекало, Б. А. Самарин. – М. : Металлургия, 1989. – 496 с.
  6. Справочник по электротехническим материалам / под ред. Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. – Изд. 3-е. – М. : Энергоатомиздат, 1988. – Т. 3. – 728 с.
  7. Металловедение и термическая обработка стали : справочник / под ред. М. Л. Бернштейна, А. Г. Рахштадта. – 3-е изд. – М. : Металлургия, 1983. – Т. I. Методы испытаний и исследования. – 352 с.
  8. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник / под общ. ред. Н. П. Лякишева. – М. : Машиностроение, 1997. – Т. 2. – 1024 с.
  9. Стародубцев, Ю. Н. Мир материалов и технологий. Магнитомягкие материалы : энциклопедический словарь-справочник / Ю. Н. Стародубцев. – М. : Техносфера, 2011. – 664 с.
  10. Чечерников, В. И. Магнитные измерения / В. И. Чечерников ; под ред. Е. И. Кондорского. – 2-е изд. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 1969. – 387 с.

Ключевые слова:

Сплав 16Х-ВИ, сплав 36КНМ, термообработка, отжиг в вакууме, химический состав, магнитные свойства, ГОСТ 10160-75


© Magnetlab.ru - Лаборатория магнитных материалов и измерений 2019 г. При использовании материалов, ссылка на сайт обязательна
Назад
Нет комментариев. Почему бы Вам не оставить свой?
Вы не можете отправить комментарий анонимно, пожалуйста войдите или зарегистрируйтесь.