Технологии термообработки магнитомягких сплавов и измерения магнитных параметров

Кремнистая изотропная и анизотропная электротехническая сталь (ЭТС) нашла широкое применение в ленточных сердечниках, силовых и низкочастотных трансформаторов, электромагнитах, роторов и статоров электрических машин, работающих при частоте до 20кГц за счет высоких значений удельного сопротивления, и применения электроизоляционных покрытий. По содержанию кремния сталь классифицируется на нелегированную: до 0.5%, слаболегированную: 0.5 – 0.8%, легированную ниже среднего: 0.8 – 2.1%, среднелегированную: 1.8 – 2.8%, с повышенным легированием: 2.5 – 3.8% и высоколегированную 3.8 – 4.8%. Легирование ЭТС кремнием и алюминием приводит к увеличению значений начальной и максимальной магнитных проницаемостей и к повышению удельного сопротивления, что способствует снижению потерь на вихревые токи и позволяет достичь удельных потерь P_1.5/50 1.5Вт/кг при толщине листа 0.27 мм. По своим магнитным свойствам в зависимости от выпускаемой марки кремнистая ЭТС является как анизотропной, так и изотропной. Кремнистая ЭТС выпускает в виде рулонов с толщиной листа от 0.05мм до 0.8мм. Для снятия возникших в процессе механической обработки внутренних напряжений и восстановления кристаллической решетки в зависимости от содержания кремния сталь поставляемую без термообработки отжигают при температурах от 800°С до 1150°С с медленным нагревом и охлаждением.

Подробнее о кремнистых электротехнических сталей

В настоящее время в России документом, регламентирующим методику измерения параметров магнитомягких материалов в статических магнитных полях, к которым относится индукция технического насыщения BS, индукция при заданном значении напряженности поля BH, начальная µini и максимальная µmax магнитные проницаемости, коэрцитивная сила по индукции и намагниченности, является стандарт – методика ГОСТ 8.377–80. В соответствии с ним измерения выполняют на тороидальном и прямолинейном образцах, предварительно подвергнутым термической обработке – отжигу в высоком вакууме или в водороде по режимам, указанным в сертификате на материал или по режимам ГОСТ 10160–75 для прецизионных магнитомягких сплавов и ГОСТ 11036–75 для нелегированных и ГОСТ 21427.1–83, ГОСТ 21427.2–83, ГОСТ 21427.4–83 для легированных электротехнических стали. С целью получения достоверных результатов измерений, рассмотрена методика подготовки тороидальных точеных, шихтованных и витых образцов прецизионных магнитомягких сплавов и электротехнических сталей к измерениям магнитных параметров основной кривой намагничивания и предельной петли гистерезиса при статическом и динамическом изменении напряженности магнитного поля.

Подробнее о методике подготовки образцов

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 таким 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.

Особое место среди магнитомягких сплавов на основе железа занимают магнитомягкие прецизионные сплавы двойной Fe-Co и тройной системы Fe₄₉-Co₄₉-V₂, представителями которых являются сплавы 49КФ ГОСТ 10160–75 и 49К2ФА ГОСТ 10160–75 называемые также пермендюрами. Отличительная черта этих сплавов – величина магнитной индукции технического насыщения B_S, значения которой достигают 2,4 Тл, вследствие чего они образуют группу сплавов с высокой магнитной индукцией технического насыщения. Кроме того эту группу дополняют прецизионные магнитомягкие сплавы 27КХ и 49К2Ф. Наиболее часто пермендюры 49К2ФА и 49КФ применяют для производства сборочных единиц роторов и статоров различных электрических машин, а так же для производства концентраторов магнитного потока в рабочем зазоре. Как и все прецизионные магнитомягкие сплавы, пермендюры 49К2ФА и  49КФ чувствительны к любым механическим напряжениям, которые значительно ухудшают их магнитные параметры. Восстановление и стабилизация магнитных свойств сплавов 49К2ФА и 49КФ достигается термообработкой – высокотемпературным отжигом в вакуумных печах сопротивления при температурах 850°С и 1100°С и медленным охлаждением.

Подробнее о прецизионных магнитомягких сплавах 49К2ФА и 49КФ