2.2. Электротехнические стали

Это сплавы железа с 0,5-5% кремния, который образует с железом твердый раствор.

Кремний переводит углерод из формы цементита в графит, действует как раскислитель, связывая вредные газы, прежде всего, кислород, способствует росту зерен, уменьшению констант магнитной анизотропии и магнитострикции, увеличивает сопротивление, т. е. уменьшает потери на вихревые токи.

При содержании Si > 5% ухудшаются механические свойства, повышается твердость, хрупкость.

Вредные примеси: углерод, сера, кислород, марганец. Свойства стали существенно улучшаются при создании магнитной текстуры, создаваемой холодной прокаткой и отжигом, уменьшающей потери приблизительно в 2 раза. При ребровой текстуре наилучшие магнитные свойства получаются в направлении прокатки, наихудшие - под углом 55° к направлению прокатки (рис. 2.1). При кубической текстуре (рис. 2.2) наилучшие магнитные свойства обеспечиваются в направлении ребер куба элементарных ячеек.

В обозначении марок электротехнических сталей используются четыре цифры, обозначающие: 1-я-структурное состояние и вид прокатки - цифра 1-горячекатанная изотропная, 2-холоднокатанная изотропная, 3-холоднокатанная анизотропная с ребровой текстурой; вторая - содержание кремния в весовых процентах - классы 0,1,2,3,4,5 с содержанием кремния от 0,4% для класса 0 до 3,8-4,8% для класса 5; третья и четвертая цифры -гарантированные удельные потери и магнитная индукция. В табл. 2.2 приведены характеристики различных типов электротехнических сталей с толщиной листа 0,35 мм, применяемых в энергетическом машиностроении.

Таблица 2.2

Для рассматриваемых сталей большое значение имеют удельные потери. Для оценки характеристик электротехнических сталей и сопоставления их с другими магнитными материалами приведем их усредненные значения: μ_нач = 200-600, μ_max = 3000-8000, H_C = 10-65 А/м, В_S = 1,95- 2,02 Тл, ρ = 0,25- 0,6 мкОм • мм.

Электротехнические стали с высоким содержанием кремния следует применять, если требуются малые потери на гистерезис и вихревые токи и высокая проницаемость в слабых и средних полях. Холоднокатаные текстурованные стали имеют более высокую магнитную проницаемость в области слабых полей и более низкие удельные потери по сравнению с горячекатаными сталями.

После резки штамповки и др. операций с электротехнической сталью, появления наклепа, ухудшающего магнитные свойства, необходим отжиг в неокислительной среде при температуре 750-800°С.