/
Автор: Молотилов Б.В.
Теги: металлургия справочник металлы сплавы издательство металлургия металлы и сплавы прецизионные сплавы
Год: 1974
Текст
ПРЕЦИЗИОННЫЕ
СПЛАВЫ
СПРАВОЧНИК
Под редакцией
Б В МОЛОТИЛОВА
&
МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» №4
УДК 669.018.5-f-669.018.47
УДК66&.-048.5+669.0№:4-7
Прецизионные сплавы. Справочник. Под ред. Б. В. Молотнлова. М.,
«Металлургия», 1974, 448 с.
В справочнике дана классификация и указаны области примене-
ния прецизионных сплавов. Обобщен и систематизирован обширный
материал о химическом составе, сортаменте, магнитных и физиче-
ских свойствах, структуре, технологических характеристиках преци-
зионных сплавов: магнитномягких, магнитнотвердых, сплавов со-
противления, с особыми тепловыми и упругими свойствами, сверх-
проводящих сплавов и термобиметаллов. Приведены зависимости
свойств от разнообразных условий обработки и испытания.
Справочник рассчитан на инженеров, конструкторов и научных
сотрудников, работающих в радиоэлектронной, приборостроительной,
электротехнической, металлургической и других отраслях промыш-
ленности, связанных с исследованием, производством и применени-
ем прецизионных сплавов. Может быть полезен аспирантам и сту-
дентам старших курсов университетов и технических вузов. Ил. 442.
Табл. 238. Список лит. 191 назв.
Зё ОМ
© Издательство «Металлургия», 1974
31101-129
П-----------
040101)—74
104—74
РЕДАКЦИОННАЯ ГРУППА:
о. Н. АЛЬТГАУЗЕН, Г. 3. КЛЕВИЦКАЯ,
Л. В. МИРОНОВ
АВТОРЫ:
Введение — М. М. Зуева, Г. 3. Клевицкая
Глава I — О. Н. Альтгаузен, М. А. Арцишевский,
3. Н. Булычева, В. Н. Веселкова,
И. Г. Бутовский, М. М. Зуева,
А. И. Зусман, Г. 3. Клевицкая,
К- Д. Мартьянова, Б. Я. Плучек,
Г. В. Пшеченкова, В. В. Соснин,
Е. А. Сизов, Ю. В. Старостин,
Е. С. Сыропаева. '
Глава II — |В. И. Горбунов |, И. А. Комарова,
В. В. Пасечная, Н. Н. Потапов,
М. П. Равдель, М. Н. Раевская,
Н. А. Савостьянова.
Глава III — В. Я- Агароник, И. Я. Бокшицкий,
О. П. Елютин, Л. -Л. Жуков,
И. М. Племянникова.
Глава IV — А. И. Захаров, Т. Г. Короткова,
А. И. Радьков, Н. А. Соловьева,
В. А. Федорович, А. Н. Ширяева.
Глава V — Л. В. Барсегьян, Б. Г. Белов,
А. К. Борисова, Т. В. Краснопевцева,
В. А. Сольц, Н. Г. Чомова.
Глава VI — И. И. Киршенина, Л. Н. Федотов,
С. М. Хромов.
Глава VII — Л. И. Донец, А. Н. Мосалов,
В. А. Суворов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................... 6
Принятые обозначения...................................... 8
Пересчетные значения для ряда единиц измерений .... 12
Введение......................................... 13
Глава I. МАГНИТНОМЯГКИЕ СПЛАВЫ................... 21
1. Сплавы с наивысшей магнитной проницаемостью в сла-
бых полях.................................... 21
2. Сплавы с высокой магнитной проницаемостью и повы-
шенным удельным электрическим сопротивлением . . 57
3. Сплавы с высокой магнитной проницаемостью н повы-
шенной индукцией насыщения................... 63
4. Сплавы с прямоугольной петлей гистерезиса .... 76
5. Сплавы с прямоугольной петлей гистерезиса (микрон-
ные толщины)..................................... 104
6. Сплавы с высокой индукцией магнитного насыщения . ПО
7. Сплавы с низкой остаточной индукцией.... 119
8. Сплавы с повышенной деформационной стабильностью
и износостойкостью .............................. 132
9. Магнитномягкие сплавы с заданным коэффициентом
линейного теплового расширения................... 139
10. Сплавы с высокой коррозионной стойкостью .... 142
11. Сплавы с высокой магнитострикцией................ 148
12. Термомагнитные сплавы и материалы................ 156
13. Температурная зависимость магнитных свойств спла-
вов на основе системы Fe—Ni...................... 164
14. Радиационная стойкость магнитномягких сплавов . . 168
Список литературы................................. 170
Глава II. ДЕФОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНОТВЕРДЫЕ
СПЛАВЫ .............................................. 172
1. Сплавы для постоянных магнитов.................... 173
Сплавы на основе систем Fe—Ni—Al и Fe—Со—Ni—Al 173
Сплавы на основе кобальта, железа и драгоценных ме-
таллов ............................................ 182
Сплавы на основе системы Fe—Со—V................. 189
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Мп.................. 192
Сплавы на основе системы Си—Ni—Со и Си—Ni—Fe . 192
Сплавы на основе системы Fe—Сг—Ni.............. 193
Сплавы на основе системы Мп—А1 и Мп—Ga ... 194
Сплавы на основе системы Fe—Al—С................... 200
Легированные магнитнотвердые стали................. 201
2. Сплавы для гистерезисных двигателей................203
Сплавы на основе системы Fe—Со—V................... 205
Сплавы на основе систем Fe—Со—Сг—V, Fe—Со—Ni—V
и Fe—Со—Сг..........................................217
Сплавы на Основе систем Fe—Со—W—Мо и Fe—Сг—
W—Мо . . . .............................238
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Мп...................252
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Al—Nb .............. 254
3. Материалы для носителей магнитной записи.......... 257
Список литературы.................................. 258
4
Глава Ш. СПЛАВЫ ОМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ . 260
1, Сплавы для резисторов и тензорезисторов.. 260
2. Сплавы для электронагревателей........... 272
3. Сплавы для термосопротивлений............ 282
Список литературы............................... 285
Ггава IV. СПЛАВЫ С ЗАДАННЫМИ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ
КОЭФФИЦИЕНТАМИ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕ-
НИЯ ........................................ 286
1, Сплавы с минимальными температурными коэффициен-
тами линейного расширения......................... 293
2. Ферромагнитные сплавы с низкими и средними темпе-
ратурными коэффициентами линейного расширения . . 312
3. Немагнитные сплавы с заданными температурными коэф-
фициентами линейного расширения................... 341
Список литературы............................... 349
Глава V. СПЛАВЫ С ВЫСОКИМИ СВОЙСТВАМИ УПРУ-
ГОСТИ .............................................. 351
1. Дисперсионно-твердеющие сплавы.................. 351
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Cr............... 352
Сплавы на основе системы Ni—Сг.................. 362
Сплавы на основе системы Сг—Ni.................. 368
Сплавы на основе системы Со,—Ni................. 373
Сплавы на основе системы Nb—Ti.................. 377
2. Деформационно-твердеющие сплавы............. . . 384
Сплавы на основе системы Со—Сг—Ni............... 384
Немагнитные сплавы (текстурованные) для заводных
пружин на основе системы Со—Ni—Сг............... 392
3. Сплавы с температурно стабильным модулем упругости
(элинвары)........................................ 395
Список литературы............................... 408
Глава VI. СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ (СМ) . . 409
1. СМ с высокой критической плотностью тока.........409
2. СМ с заданным сочетанием сверхпроводящих и несверх-
проводящих (нормальных) параметров................ 419
Список литературы............................... 422
Глава VII. ТЕРМОБИМЕТАЛЛЫ............................ 423
1. Сортамент и свойства термобиметаллов............ 424
2. Методы испытаний термобиметаллов............... 439
3. Новые термобиметаллы........................... 441
4. Общие рекомендации по использованию термобиметаллов 443
Список литературы............................... 444
Указатель сплавов, приведенных в справочнике......... 445
к
ПРЕДИСЛОВИЕ
Директивами XXIV съезда КПСС предусмотрено ускоренное
развитие электроэнергетики, атомной, машиностроительной, химиче-
ской, нефтехимической и газовой промышленности и освоение про-
мышленного выпуска средств и комплексных систем автоматизации
в этих отраслях с повышенными эксплуатационными показателями
и надежностью. Создание новых и совершенствование имеющихся
устройств, приборов и изделий этих отраслей потребовало разра-
ботки, освоения производства и совершенствования качества пре-
цизионных сплавов со специальными физическими и физико-меха-
ническими свойствами. От прецизионных сплавов требуется сочета-
ние определенного структурного состояния с заданным уровнем
магнитных, электрических, механических, химических и других
свойств.
Быстрое развитие и совершенствование потребляющих отраслей
промышленности приводят к усложнению и повышению требований
к прецизионным сплавам. Если 10—15 лет назад от материала тре-
бовались заданные свойства по 2—4 физическим параметрам, то
в настоящее время количество их возрастает до 20 и более. Вы-
двигаются требования стабильности свойств в разнообразных усло-
виях работы, повышения точности определения их, сужения диа-
пазона их изменения, гарантии их уровня в рабочих режимах. Обес-
печение столь сложных требований достигается за счет повышения
качества существующих прецизионных сплавов и разработки новых
сплавов. Обычные сплавы на основе железа, кобальта, никеля уже
не удовлетворяют возрастающим требованиям. В настоящее время
получают развитие новые сплавы на основе хрома, титана, марган-
ца, ниобия с добавлением редких и редкоземельных элементов.
Изделия и детали из прецизионных сплавов, несмотря на малый
размер, играют в приборах, устройствах и системах не вспомога-
тельную, а основную роль — служат источником, усилителем или
фильтром основного сигнала, приводящего в действие всю систему,
определяя ее точность и надежность. Поэтому вопросы качества,
уровня свойств и технологии производства и применения этих спла-
вов интересуют широкий круг специалистов различных отраслей про-
мышленности, особенно радиоэлектронной, электротехнической
и приборостроительной.
В настоящее время в системе черной металлургии разработано
и выпускается более 200 марок прецизионных сплавов различных
групп и накоплен обширный материал по технологии их обработки,
по свойствам и особенностям работы в различных условиях. Для
правильного выбора и использования прецизионных сплавов, а так-
же совершенствования технологии их производства и применения
6
остро назрела необходимость издания имеющихся материалов по
этим сплавам в виде единого справочника.
В настоящем справочнике, подготовленном к изданию ведущими
специалистами Института прецизионных сплавов ЦНИИЧМ, приве-
дены классификация и области применения, химический состав, сор-
тамент, магнитные и физические свойства, технологические характе-
ристики, а также обширные материалы по характеристикам выпу-
скаемых прецизионных сплавов при различных условиях обработки,
испытания и применения.
Справочник охватывает все группы прецизионных сплавов, вы-
пускаемые в основном заводами черной металлургии СССР: маг-
питномягкие, магнитнотвердые, сплавы сопротивления, с особыми
тепловыми и упругими свойствами, сверхпроводящие и термоби-
металлы.
В справочнике использована в основном система единиц СГС,
так как техническая документация на систему СИ еще не переве-
дена. Соотношение между единицами этих систем приведено на
с. 12.
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
р — магнитная проницаемость
р,---То же, в переменных полях;
Ра— начальная магнитная проницаемость;
[‘-а.....— то же, в переменных полях;
Pi, р,5...—магнитная проницаемость в заданном поле (поле в мил-
лиэрстедах);
>Р5—— то же, в переменных полях;
рт — максимальная магнитная проницаемость;
Рт~ — то же, в переменных полях;
—проницаемость при заданной температуре (температу-
ра в °C);
р^°~—то же, в переменных полях;-
р—комплексная магнитная проницаемость;
р'—действительная составляющая комплексной магнитной
проницаемости;
р" — мнимая составляющая комплексной магнитной проницае-
мости;
р</ —дифференциальная магнитная проницаемость;
р</— — то же, в переменных полях;
ри — проницаемость при однополярном импульсном перемаг-
ничивании;
Др —изменение проницаемости;
Др— — то же, в переменном поле;
РА —проницаемость при однополярном перемагничивании;
Рд — проницаемость по действующему значению поля;
Pim — проницаемость по первой гармонике поля;
рг — обратимая проницаемость;
I — интенсивность намагничивания;
Is — намагниченность насыщения;
% — магнитная восприимчивость;
В—магнитная индукция;
В„ — то же, в переменных полях;
Вт—максимальная индукция для данного цикла намагничи-
вания;
Вт^, —то же, в переменных полях;
В^т— максимальная индукция в поле максимальной проницае-
мости;
Bs — индукция при техническом насыщении;
Вг — остаточная индукция;
Во — индукция подмагничивания;
(ВЯ)т — магнитная энергия;
— остаточная индукция в переменных полях;
В^т—то же, при намагничивании в поле максимальной про-
ницаемости;
Вн — индукция в-поле Н (поле в эрстедах);
Вн~ —то же, в переменных полях;
1 Во всех случаях, если это специально не оговорено, приведено амплитуд
ное значение магнитной проницаемости. у
8
Bim —амплитудное значение первой гармоники магнитной ин-
дукции;
Ви — магнитная индукция в импульсном режиме намагничи-
, вания;
ДВ — изменение индукции;
ДВ~ —то же, в переменных полях;
К-а — коэффициент прямоугольности;
Кп~ — т0 же. в переменных полях;
Н — напряженность магнитного поля, микротвердость;
Я~ — то же, в переменных полях;
Нт —максимальная напряженность магнитного поля для дан-
ного цикла намагничивания;
Нт~ — то же, в переменных полях;
—напряженность поля при максимальной проницаемости;
Нс — коэрцитивная сила;
Нс~ — то же, в переменных полях;
Я^,,!—то же, при намагничивании в поле максимальной прони-
цаемости;
ЯСт— поле старта;
Яф — поле финиша (трогания);
НСТ1 Нс — коэффициент старта;
Н$!НС—коэффициент финиша;
Яи— напряженность поля в импульсном режиме намагничи-
вания;
Нщ — амплитудное значение первой гармоники поля;
Яд— действующее значение поля;
Но — пороговое поле в импульсном режиме;
ДЯ — изменение поля;
ДЯ-----то же, в переменных полях;
Sw — коэффициент переключения в импульсном режиме пере-
магничивания;
f — частота, стрела прогиба;
F —частотный диапазон;
i — ток;
U — напряжение;
.Рг— удельные потери на гистерезис;
-рв/гХ/ —удельные потери на гистерезис при индукции В, приве-
денные к частоте;
Р— полные удельные потери, сила;
Рв/f — полные удельные потери при индукции В и частоте f;
Рв — удельные потери на вихревые токи;
Ррт — удельные потери на гистерезис при намагничивании в
поле максимальной проницаемости;
р^т
г
jl —то же, на единицу напряженности поля;
Н т
т
—тангенс угла полных магнитных потерь;
Лг—коэффициент потерь на гистерезис;
Ив — коэффициент потерь на вихревые токи;
Пи —коэффициент потерь на последействие;
ан — коэффициент амплитудной нестабильности;
Кв — коэффициент выпуклости петли при намагничивании в
поле максимальной проницаемости;
N — коэффициент размагничивания;
k — коэффициент магннтомеханнческой связи;
К — константа анизотропии;
а — коэффициент динамической магнитострикции;
Л — коэффициент чувствительности к напряжениям;
т — время перемагничивания в импульсном режиме, длитель-
ность импульса; время выдержки или испытания;
Xs — магнитострикция насыщения;
ав—среднее значение температурного коэффициента магнит-
ной индукции в интервале температур —40-:- +100° С;
а — температурный коэффициент линейного расширения
(ТКЛР);
а —средний ТКЛР;
alta2 — ТКЛР активной н пассивной составляющих термобиме-
талла;
Да — разность ТКЛР активной н пассивной составляющих тер-
мобиметалла;
V—плотность, угол раскрутки спнралн;
р — удельное электросопротивление;
Р1, Рз — удельное электросопротивление активной и пассивной
составляющих термобиметалла;
Р?о — удельное электросопротивление термобиметалла при 20° С;
R — сопротивление цепи;
— температурный коэффициент электросопротивления;
е—термоэлектродвнжущая сила; деформация; упругое пос-
ледействие;
еу —упругая деформация;
е0 — остаточная деформация;
S — тензочувствнтельность, поперечное сечение пластины,
проволоки;
Ов —предел прочности при растяжении;
Оу — предел упругости;
осж — предел прочности при сжатии;
от — предел текучести (физический);
оиз — предел прочности прн изгибе;
071 р 1
п ’ —предел текучести (условный) при допуске на остаточную
°0,005!
деформацию 0,2; 0,005% и т. д.;
ор — предел пропорциональности прн увеличении тангенса уг-
ла, образуемого кривой деформации с осью напряжения,
на 50% от первоначального значения;
ох —предел прочности при кручении;
о0 — начальное релаксационное напряжение;
сг —релаксационное напряжение;
6—относительное удлинение (после разрыва); ширина ра
бочего зазора;
ф — относительное сжатие (после разрыва);
ан — удельная ударная вязкость;
HRB — твердость по Роквеллу шкала В;
HRC — то же, шкала С;
НВ — твердость по Бринеллю;
НУ — твердость по Виккерсу;
1Q
Е — модуль нормальной упругости; э. д. с. (амплитудное зна-
чение) ;
Ея — модуль динамической упругости;
Elt Ег — модуль упругости активной и пассивной составляющих
термобиметалла;
£эф —эффективный модуль упругости термобнметалла;
О — модуль упругости при сдвиге;
Pv — температурный коэффициент модуля упругости;
Qc —температура Кюри;
0О — температура Дебая;
с — теплоемкость;
ср —то же, при постоянном давлении;
Л — теплопроводность; длина волны;
7'п— температура плавления, перегиба;
Т-р — температура рекристаллизации;
Т\- — температура перехода из сверхпроводящего в нормаль-
ное состояние;
Як — критическая скорость изменения магнитного поля;
Яка — верхнее критическое магнитное поле;
/к — критическая плотность тока в поперечном магнитном поле
(при 4,2° К);
Sa — общее поперечное сечение сверхпроводящего композици-
онного материала;
Sen — поперечное сечение сверхпроводника;
Г — коэффициент механического гистерезиса;
х — параметр Гинзбурга — Ландау;
Ь—ширина (носителя, головки, дорожкн записи, пластины
и т. д.);
I—длина (носителя, пластины);
h— толщина (носителя, пластины);
/га— толщина активной, пассивной составляющих термобиме-
талла;
А— удельный изгиб термобиметалла; параметр решетки; ко-
эффициент возврата;
® — число витков;
М- коэффициент чувствительности термобнметалла; темпера-
тура мартенситного превращения;
г — коэффициент отражения от зеркальной поверхности;
Мкр — крутящий момент;
,!скр — число скручиваний.
й ПЕРЕСЧЕТНЫЕ значения для ряда единиц ИЗМЕРЕНИЙ
Наименование величин Прежние и внесистемные единицы Единицы в системе СИ Соотношение единиц
Напряженность магнитного поля, коэрци- тивная сила э А/м 1 1Э = -— - 103А/м 4л
Магнитодвижущая сила Гб А, Ав 10 1 Гб= —;— -103 Ав/м 4л
Магнитная индукция, интенсивность на- магничивания Гс Т, Вб/м2 1 Гс = 10~4 т
Магнитный поток Мкс Вб 1 Мкс = 10~8Вб
Магнитная проницаемость Гс/Э (Т-м)/А 1 Гс/Э=1,25-10-6(Т-м)/А
Полные потери эрг/с Вт 1 эрг/с= 10~7 Вт
Удельные потери эрг/с-г Вт/кг при В (Т) и (Гц) 1эрг/ст=10~4=Вт/кг
Магнитная восприимчивость Единицы СГС Единицы СИ 1 ед. С ГС = 1,58-10 ед. СИ
Электросопр отивлени е Ом Ом —
Удельное электросопротивление (Ом-мм2)/м Ом-м 1 (Ом-мм2)/м —~6 Ом-м
Предел прочности, механические напря- жения, модуль упругости кгс/мм2 МН/м2 1 кгс/мм2=9,8 МН/м2
Удельная теплоемкость кал/(г-°С) Дж/(кг-°C) 1 кал/(г-°С) =4,2-103 Дж/(кг-°С)
Теплопроводность кал/(см-с-°С) Вт/(м-°С) 1 кал/(см-с-°С) =4,2-102 Вт/(м-°С)
ВВЕДЕНИЕ
Прецизионные сплавы являются сплавами со специальными
физическими и физико-механическими свойствами, уровень которых
определяется точным химическим составом, чистотой сплава от вклю-
чений и вредных примесей, структурным состоянием и высокой
точностью изготовления. В большинстве случаев для получения тре-
буемых рабочих характеристик сплава необходимо обеспечить соче-
тание всех перечисленных факторов, химического состава и техно-
логии изготовления материала (например, выплавка, обработка дав-
лением, промежуточная и конечная термическая обработка).
Металлургическая промышленность СССР выпускает более
200 марок прецизионных сплавов в виде ленты, проволоки, тонко-
стенных труб, точных профилей, прутков и поковок, а также тон-
чайшей ленты толщиной до 0,0015 мм. Большинство этих сплавов
разработано в Институте прецизионных сплавов ЦНИИ.ЧМ. В спра-
вочнике использованы материалы по деформируемым прецизионным
сплавам, разработанным институтом и другими организациями.
По физическим свойствам и областям применения прецизионные
сплавы делятся на группы: магнитномягкие сплавы, магнитнотвер-
дые сплавы, сплавы омического сопротивления, сплавы с заданным
коэффициентом теплового расширения, сплавы с высокими упруги-
ми свойствами, сверхпроводящие материалы и термобиметаллы.
Магнит но мягкие сплавы обладают высокой магнитной проницае-
мостью и малой коэрцитивной силой в слабых полях. Их использу-
ют в качестве сердечников — магнитопроводов и магнитных экранов
аппаратуры радиосвязи, радиолокации, автоматики, управления по
радио, счетно-решающих машин и др.
Магнитнотвердые сплавы обладают высокой магнитной энергией
и используются как элементы памяти — носители сигналов и по-
стоянные магниты в радиоаппаратуре, автоматических системах, ра-
ботающих по заданной программе, накопителях информации счетно-
решающих машин и др.
Сплавы омического сопротивления обладают высоким удельным
электрическим сопротивлением, жаростойкостью и применяются
в качестве тарированных сопротивлений в радиоэлектронике, термо-
и тензодатчиков для аппаратуры, регистрирующей н управляющей
тепловыми и механическими нагрузками, нагревательных элементов
в промышленных печах, в приборах бытовой техники.
Сплавы с заданным коэффициентом теплового расширения ис-
пользуют для спаев с различными стеклами, керамикой, слюдой
и другими диэлектриками в радиолампах и электроннолучевых при-
борах, для деталей измерительных приборов с постоянными разме-
рами.
13
Сплавы с высокими упругими свойствами обладают комплексом
упругих свойств и их применяют в качестве пружин и пружинных
элементов, упругочувствительных элементов измерительных прибо-
ров, мембран расходомеров, резонаторов фильтров для выбора, ге-
нерирования и настройки на заданную частоту.
Сверхпроводящие сплавы обладают нулевым значением электро-
сопротивления в определенном диапазоне температур, магнитных
полей и плотностей токов и могут быть использованы для изготов-
ления сверхмощных малогабаритных магнитов.
Термобиметаллы представляют собой материал, состоящий из
двух и более слоев металлов или сплавов с различными коэффици-
ентами теплового расширения, сваренных между собой по всей по-
верхности соприкосновения, и применяются для автоматического ре-
гулирования заданной нагрузки и температуры в различного рода
компенсационных устройствах, терморегуляторах, а также в при-
борах бытовой техники.
Прецизионные сплавы производятся по государственным, стан-
дартам и техническим условиям.
Глава I
МАГНИТНОМЯГКИЕ
СПЛАВЫ
Магнитномягкие сплавы — ферромагнитные сплавы, характери-
зующиеся узкой петлей гистерезиса н поэтому малой коэрцитивной
силой. Хотя магнитномягкие материалы не ограничены конкретным
значением коэрцитивной силы, принимается, что она не превышает
10—12 Э.
При таком общем определении магнитномягкнх сплавов к ним
нужно отнести трансформаторную сталь и другие электротехниче-
ские стали, в том числе железо, а также некоторые конструкционные
и нержавеющие ферромагнитные стали. Однако в силу большой но-
менклатуры указанных сталей и сплавов, а также специфики нх
магнитных свойств и применения (относительно крупное электрома-
шиностроение, трансформаторостроение н т. д.), как правило, нх
выделяют в самостоятельные группы и поэтому они не включены
в справочник.
По основным магнитным, электрическим, механическим свойст-
вам и назначению описываемые здесь магнитномягкие сплавы мож-
но разделить на 12 групп (табл. 1). Магнитные свойства магнитно-
мягких сплавов в постоянном поле определяются химическим соста-
вом, структурой и текстурой сплава после окончательной термической
обработки. В свою очередь структура и текстура сплава зави-
сят от способа изготовления. Некоторые свойства (намагниченность
насыщения и температура Кюри) сравнительно слабо меняются при
небольших изменениях состава и обычно не зависят от условий из-
готовления и термической обработки. Наоборот, такие характери-
стики, как проницаемость, коэрцитивная сила, потери на гистерезис,
сильно зависят от этих факторов и более других физических свойств
чувствительны к изменениям содержания примесей или условий
и режима термической обработки. Поэтому нх называют структур-
но чувствительными свойствами.
Структурно чувствительные свойства зависят также от химиче-
ского состава, содержания примесей, неметаллических включений,
температуры испытаний, кристаллической структуры, в том числе
сверхструктуры и наведенной аннзотропни, ориентации кристаллов,
дефектов кристаллической решетки и напряжений. В зависимости
от величины основных физических констант (констант анизотропии
И магнитострикции), которые определяются общим составом спла-
ва, указанные факторы могут в разной степени воздействовать на
структурно чувствительные свойства. Иногда эти факторы дейст-
вуют в противоположных направлениях, как например растягиваю-
щие и сжимающие напряжения в области предела упругости в спла-
вах с положительной или отрицательной магнитострикцией. Именно
поэтому при изготовлении магнитномягкнх сплавов можно путем
Различных технологических операций (выплавка, горячая и холод-
ная прокатки, промежуточная и окончательная термическая обра-
ботки) оказывать направленное воздействие на структуру, анизо-
тропию (кристаллографическую или наведенную), тип н количество
15
5; ТАБЛИЦА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ, ОБЩАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И НАЗНАЧЕНИЕ
МАГНИТНОМЯГКИХ СПЛАВОВ
Группа Марка сплава Общая техническая характеристика Назначение
1 2 3 4
Сплавы с наивыс- 79НМ, 79НМУ, Наивысшие значения магнитной про- Сердечники малогабаритных
шей магнитной 80НХС, 80НХС-ВИ, ницаемости (ца = 20000-4-300000 Гс/Э, трансформаторов, дросселей,
проницаемостью в 76НХД, 76НХД-ВИ, Цт== 100000-4-1000000 Гс/Э); наимень- реле, дефектоскопов, головок
слабых полях 80НМ, 77НМД, 72НМДХ, 77НВ, 80НХ, 83НФ, 81НМА, 78Н шие значения коэрцитивной силы — от 0,05 до 0,005 Э при средних значе- ниях индукции насыщения 6000— 8000 Гс. аппаратуры магнитной записи, магнитные экраны
Сплавы с высокой 50НХС, 50НХС-ВИ, Высокая магнитная проницаемость Сердечники аппаратуры связи,
магнитной прони- цаемостью и повы- шенным удельным электрическим со- противлением 38НС, 12Ю, 12ЮК (ца = 1500 -4-6000 Гс/Э, цт= 15000-4- 4-100000 Гс/Э); удельное электричес- кое сопротивление от 0,9 до 1 мкОм-м [(Ом-мм2)/м] при значениях индук- ции насыщения 9000 Гс до 14000 Гс дросселей, импульсных транс- форматоров,
Сплавы с высокой 45Н, 50Н, 50НУ, Высокая магнитная проницаемость Витые и штампованные сердеч-
магнитной прони- цаемостью и повы- шенной индукцией насыщения 50Н-ПД, ЗЗНКМС (цо от 2000 до 5000 Гс/Э, от 20000 до 100000 Гс/Э). Индукция насыще- ния не менее 15000 Гс ники междуламповых и малога- баритных силовых трансформа- торов, дросселей, реле и дета- лей магнитных цепей
Сплавы с прямо- 50НП, 50НПУ, 50НП- Наивысшая максимальная магнитная Сердечники магнитных усилите-
угольной петлей ВИ, 50НПУ-ВИ, проницаемость (цт от 40000 до лей, бесконтактных реле, кон-
гистерезиса 50НП-ЭЛ, 50НП-ПД, 65НП, 34НКМП, 68НМП, 35НКХСП, 35НКХСП-ВИ, 35НКХСП-ЭЛ, 1200000 Гс/Э) и прямоугольность пет- ли гистерезиса (В./В^ от 0,90 до 0,98) при индукции насыщения до 15000 Гс тактных выпрямителей, дрос- селей модуляторов, импульсных трансформаторов, магнитных элементов, счетно-решающих устройств
3 CO?. 4
Сплавы с прямо-
угольной петлей
гистерезиса в мик-
ронных толщинах
Срлавы с высокой
индукцией насыще-
ния
s
<
j
Сплавы с низкой
остаточной индук-
цией
Сплавы с повы-
шенной деформа-
ционной стабиль-
ностью и износо-
стойкостью
37НКДП, 37НКДПВИ,
40НКМПЛ, 79НМ,
80Н2М
79НМ, 77НМД,
81НМА, 80Н2М, 80НЮ
27КХ, 49КФ2, 49КФ,
50КФ, 05НС
47НК, 47НКХ, 64Н,
68НМ, 79НМЗ,
40НКМПЯ.
16ЮХ, 16ЮИХ, 10СЮ,
81НМА
Высокая прямоугольность петли ги-
стерезиса (Br/Bm = 0,9—0,96); коэрци-
тивная сила от 0,04 до 0,6Э, низкий
коэффициент перемагничивания
Наивысшая индукция насыщения до
24000 Гс и повышенное значение тем-
пературы Кюри
Низкая остаточная индукция (5% от
Bs); малая зависимость проницаемо-
сти от величины намагничивающего
поля; высокая стабильность свойств
при изменении температуры и воздей-
'ствии магнитных полей
Наивысшие значения твердости (HV
от 250 до 500), прочности (<тв до
75 кгс/мм2), износостойкости в соче-
тании с высокой магнитной проницае-
мостью (Ц5 от 10000 до 50000 Гс/Э) и
удельным электрическим сопротивле-
нием до 1,5 [(Ом-мм2)/м]
Температурностабильные сер-
дечники элементов магнитной
памяти, дешифраторов, регист-
ров сдвига и т. д.
Сердечники и полюсные нако-
нечники обычных и сверхпро-
водящих магнитов, электро-
магнитов, малогабаритных си-
ловых трансформаторов, дрос-
селей, магнитных усилителей,
экранов, роторов и статоров
электрических машин, телефон-
ных мембран, магнитострикци-
онных приборов
Сердечники импульсных и ши-
рбкбполосны'х трансформато-
ров
Сердечники магнитных головок
записи и воспроизведения ин-
формации и видеоизображения
Продолжение табл. 1
1 2 3 4
Сплавы с задан- 52Н, 47НД, 47Н5К Коэффициент линейного теплового Магнитные элементы гермети-
ным коэффициен- расширения близок к коэффициенту зированных магнитных контак-
том линейного теп- лового расширения линейного теплового расширения мяг- ких стекол; коэрцитивная сила менее 0,2 Э при индукции насыщения от 13000 до 16000 Гс тов (герконы)
Сплавы с высокой 36КНМ, 16Х Коррозионная стойкость в условиях Магнитопроводы различных си-
коррозионной стой- высокой влажности, морской воде и стем управления, якорей и элек-
костью во многих активных средах тромагнитов, магнитопроводов пневматических и гидравличе- ских клапанов, работающих без защитных покрытий во влаж- ной и агрессивных средах
Сплавы с высокой 8Ю, 12Ю, 14Ю, 65К, Наивысшие значения магнитострик- Сердечники магнитострикцион-
магнитострикцией 50КФ ции 35-?80-10~6 и низкая коэрцитив- ная сила 0,3—3,0 Э ных преобразователей ультра- звуковой, гидроакустической аппаратуры, электромеханиче- ских фильтров, линий задержки
Термомагнитные 31НХГ, 31НХ, 32НХ, Линейная температурная зависимость Компенсационные магнитные
сплавы и материа- ЗЗНХ, 38НХ, ЗЗНЮ, магнитной индукции при крутизне от шунты измерительных прибо-
лы ЗОНГ, 32НХЮ, 30 до 60 Гс/град в области полей от ров и электровакуумных при-
ТКМ-08-1, ТКМ-09-1, ТКМ-012-1, Т КМ-015-1, ТКМ-015-2, ТКМ-017-1 ~30 до 1500 Э боров
неметаллических включений, примесных атомов и другие факторы,
постигая тем самым требуемого сочетания н уровня свойств.
В связи с этим технологический процесс изготовления магнитно-
мягких сплавов, как правило, строго регламентирован начиная с под-
бора шихтовых материалов и кончая окончательной термической об-
работкой.
В настоящее время выплавку магнитномягких сплавов в про-
мышленных условиях проводят в индукционных открытых и вакуум-
ных печах, а также индукционных печах с контролируемой атмо-
сферой. В некоторых случаях для получения экстремальных свойств
используют различные виды переплава: электрошлаковый (ЭШ),
электроннолучевой (ЭЛ), плазменно-дуговой (ПД).
Последующий передел слитков проводится с применением раз-
личных способов обработки. К их числу относятся ковка, горячая,
теплая и холодная прокатка, волочение, термическая обработка,
в контролируемых рафинирующих средах и вакууме и термомагнит-
ная обработка (в продольном или поперечном магнитном поле).
В каждом частном случае технология выплавки и последующих
операций определяется механизмом формирования конечных свойств
в сплаве данного состава.
Нормируемые ГОСТом и техническими условиями свойства маг-
нитномягких сплавов гарантируются после изготовления изделия
(магнитопровода) из нагартованной леиты (листа, прутка), и тер-
мической обработки в нормируемых условиях по рекомендованному
режиму. В связи с высокой чувствительностью основных магнитных
свойств к локальным или макроскопическим воздействиям, вызы-
вающим пластическую или упругую деформацию (вырубка, рихтов-
ка пластин, резка и навивка ленты, зачистка, сверление отверстий,
сварка, электроизоляционное покрытие и т. д.), все технологические
операции по изготовлению магнитопровода необходимо проводить
до окончательной термической обработки.
В некоторых случаях, как например при изготовлении головок
магнитной записи, неизбежны операции после окончательной тер-
мической обработки, вызывающие возникновение напряжений (про-
питка, механическая полировка). Прн этом нужно учитывать неиз-
бежное снижение магнитных свойств, степень которого будет зави-
сеть от технологии этих операций, а в конечном счете — от величины
возникающих напряжений.
Магнитные свойства сердечников в переменных и импульсных
полях в значительной степени зависят от качества электрической
изоляции между витками витого или пластинами наборного сердеч-
ника. Электроизоляционное покрытие и технология его нанесения
должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) высокая однородность, сплошность и достаточное электриче-
ское сопротивление при толщине покрытия 0,5—5 мкм (на сторону);
поп высокая термическая стойкость при температурах отжига
1100 1300° С в среде чистого сухого водорода или глубокого ва-
куума;
3) отсутствие химического взаимодействия или взаимной диф-
фузии компонентов металла и покрытия.
Магнитномягкие сплавы изготовляют и поставляют в виде хо-
лоднокатаных лент толщиной от 0,0015 до 2,5 мм, горячекатаных
листов, горячекатаных и кованых прутков. Сплав 50НП изготовля-
ют только в виде лент толщиной 0,02; 0,05 и 0,1 мм.
Размер и допускаемые отклонения для холоднокатаных лент
2*
19
ТАБЛИЦА 2. РАЗМЕРЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ
ХОЛОДНОКАТАНЫХ ЛЕНТ МАГНИТНОМЯГКИХ СПЛАВОВ
Толщина, мм Допускаемые отклонения по тол- щине, мм Ширина, мм Длина лент, м, не менее
0,02—0,03 —0,003 30—100 30
0,04—0,05 —0,008 30—100 30
0,06—0,08 —0,01 70—200 30
0,10—0,15 —0,02 80—250 20
0,18—0,25 —0,03 80—250 20
0,28—0,40 —0,04 80—250 10
0,45—0,70 —0,05 80—250 6
0,75—0,95 —0,07 100—250 1
1,00—1,35 —0,09 100—250 1
1,40—1,75 —0,11 100—250 1
1,80—2,30 —0,13 100—250 1
2,35—2,50 —0,16 100—250 1
Примечания: 1. Ленты толщиной менее 0,02 мм и толщиной более 2,5 мм
поставляются по согласованию между организациями потребителем и изготови-
телем. 2. В отдельных обоснованных случаях по согласованию сторон произво-
дится поставка ленты повышенной точности прокатки с допусками по ГОСТ
503-71.
ТАБЛИЦА 3. РАЗМЕР И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ
ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ЛИСТОВ И ПРУТКОВ
МАГНИТНОМЯГКИХ СПЛАВОВ, мм
Наименование продукции Толщина илн диаметр Допускаемые отклонения по толщине или диаметру Ширина листов Длниа листов и прутков, не менее
Листы горяче- 3—5 +0,2 Кратная 100, 800
катаные но <600
Свыше 5 до 8 + 0,4 Кратная 100, 500
но <600
Свыше 8 до 14 + 0,5 450—600 500
Свыше 14 до 22 ±0,7 450—600 300
Прутки горяче- 8—10 ±0,5 — 1000
катаные Свыше 10 до 13 ±1,0 — 1000
Прутки кова- Свыше 13 до 35 ±2,0 — 500
ные и горячека- Свыше 35 до 50 +3,0 — 500
таные Свыше 50 до 80 +5,0 — 500
Свыше 80 до 100 +6,0 — <250
Примечания: 1. Горячекатаные листы можно поставлять без правки и
обрезки кромок. 2. Горячекатаные прутки диаметром 8—13 мм можно поставлять
в бунтах. 3. Допускаемые отклонения по ширине и длине горячекатаных лис-
тов должны соответствовать для листов толщиной до 4 мм требованиям ГОСТ
3680—57, группа В; для листов толщиной 4 мм и более — ГОСТ 5681—57.
20
толщиной 0,02—2,5 мм и горячекатаных листов и прутков нормиру-
ются ГОСТ 10160—62 («Сплавы железоникелевые с высокой маг-
нитной проницаемостью»), приведены в табл. 2 и 3 соответственно.
Аналогичные данные на ленту толщиной менее 0,02 мм нормируются
техническими условиями и приводятся при описании сплавов.
Допускаемые ГОСТ 10160—62 отклонения по ширине лент при-
ведены в табл. 4.
ТАБЛИЦА 4. ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ПО ШИРИНЕ ЛЕНТЫ
МАГНИТНОМЯГКИХ СПЛАВОВ
А. Необрезные ленты
Толщина ленты, мм Допускаемые отклонения прн номинальной ширине, мм
до 100 от ПО до 140 от 150 до 250
0,02—0,04 +4 — —
0,05—2,50 4-5 +7 4-10
Б. Обрезные ленты
Толщина ленты, мм Допускаемые отклонения при номинальной ширине, мм
до 100 свыше 100
0,02—0,04 —0,3
0,05—0,50 —0,3 —0,5
0,55—1,00 —0,4 —0,6
Свыше 1,00 —0,6 —0,8
Сплавы поставляют в холоднокатаном состоянии без термичес-
кой обработки. Для получения нормируемых магнитных свойств
изделия из сплавов должны пройти термическую обработку, указы-
ваемую для каждого сплава.
Изложенные ниже материалы содержат данные о сортаменте
и нормируемых свойствах, а также обширные справочные сведения
о поведении сплавов в различных условиях эксплуатации. Приведе-
ны свойства сплавов в постоянных и переменных полях при воздей-
ствии положительных и отрицательных температур, при механичес-
кихи воздействиях. Кроме того, приведены данные о физических
свойствах сплавов.
Магнитные свойства, приведенные в справочнике, соответствуют
наиболее характерным свойствам, получаемым при изготовлении
образцов и проведении термической обработки по рекомендациям
1 ОСТ или технических условий.
1 СПЛАВЫ С НАИВЫСШЕЙ
МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ В СЛАБЫХ ПОЛЯХ
Общая характеристика. Сплавы обладают высокой начальной
(Д)—100-Ю3 Гс/Э) и максимальной (100—1000-103 Гс/Э) проницае-
мостью с малой коэрцитивной силой (0,05—0,003 Э). Сплавы на
re—Ni основе содержат 70—85% Ni.
21
ТАБЛИЦА 5. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
Ni Мо, W, V Си Сг
79НМ, 79НМУ 78,5—80 3,8—4,1 <0,20 По ГОСТ 10160—62, а также холод-
80НХС, 80НХС-ВИ 79—81 <0,20 2,6—3,0 нокатаная лента толщиной 0,005 и 0,01 мм; проволока диаметром от 0,02 до 3 мм Для сплавов 79НМ и 79НМУ — поло- сы толщиной 1 мм и шириной до 600 мм (ТУС-2-177—71)
76НХД, 76НХД-ВИ 75—76,5 — 4,8—5,2 1,8—2,2 По ГОСТ 10160—62
80НМ 79,4—80,6 5,0—5,4 — — Холоднокатаная лента толщиной от
77НМД 75,5—78 3,9—4,5 4,8—6,0 — 0,01 до 1,5 мм
72НМДХ 72—73 3,0—3,5 13,8—14,2 1,8—2,2 Холоднокатаная лента и полосы тол- щиной от 0,05 до 2,5 мм
77НВ 77—78,5 8,7— 9,1W — — Холоднокатаная лента толщиной от
83НФ 83-84,5 4,8—5,1V — — 0,01 до 0,35 мм
80 НХ 79,5—81 — — 2,8—3,2 Холоднокатаная лента толщиной от 0,02 до 2,5 мм
78Н 78—79,5 — —. Холоднокатаная лента и лист тол- щиной от 0,05 до 2,5 мм; горячеката- ные полосы толщиной от 5 до 18 мм
Примечание. Сплав 81НМА поставляют в холоднокатаных лентах толщиной 0,05; 0,1 и 0,2 мм.
* Остальное железо.
Для получения определенного сочетания магнитных, электрических
и механических свойств их легируют молибденом, хромом, медью,
ванадием, вольфрамом и кремнием (табл. 5).
Назначение — сердечники малогабаритных трансформаторов,
дросселей, реле, дефектоскопов, магнитные экраны и головки аппа-
ратуры магнитной записи. Из ленты толщиной ^0,05 мм — сердеч-
ники импульсных трансформаторов, магнитных усилителей, элемен-
тов счетно-решающих устройств и других бесконтактных магнитных
элементов.
Выбор сплава проводится с учетом его магнитных свойств в по-
стоянных и переменных магнитных полях, электрических, механи-
ческих и других свойств (табл. 6—9).
Нормируемые магнитные свойства сплава 83НФ в переменных
полях по ТУ 14-222-18-72:
ц, при f—15000 Гц и толщине 0,02 мм, 103 Гс/Э... 25
Hi при f—1000 Гц и толщине 0,1 мм, 103 Гс/Э .... 30
ссн при f = 15000 Гц и толщине 0,02 мм, 1/Э..... 15
Основные технологические данные. Сплавы можно подвергать
обработке давлением и резанием, сварке, прокатке до микронных
толщин.
В поковках, прутках и лентах толщиной до 0,05 мм сплавы
практически изотропны, в лентах толщиной менее 0,05 мм наблю-
дается анизотропия магнитных свойств. При намагничивании в на-
правлении, совпадающем с направлением холодной деформации,
сплавы характеризуются повышенным значением отношения оста-
точной индукции к индукции насыщения. Для улучшения технологи-
ческих свойств сплавов при механической обработке может быть
проведена предварительная термическая обработка в вакууме или
водороде при температуре 800—900° С. Сплавы применяют после
термической' обработки. Для сплавов с наивысшей проницаемостью
термическую обработку следует проводить с особой тщательностью
(табл. 10).
Сплавы после термической обработки чувствительны к механи-
ческим напряжениям, которые способны приводить к необратимому
ухудшению свойств (табл. 11). При изготовлении сердечников из лент
толщиной менее 0,01 мм температуру отжига снижают на 100 град.
Особое внимание при изготовлении сердечников должно быть обра-
щено на качественную (без заусенцев) резку ленты и нанесение рав-
номерного и тонкого покрытия.
Сплавы не подвержены коррозии при температуре 25+10° С и от-
носительной влажности не более 40%.
Структура — однофазный твердый раствор с гранецентрирован-
ной решеткой (у-фаза). Сплавы склонны к образованию упорядо-
ченной атомной структуры при медленном охлаждении в области
температур 600—300° С. При образовании упорядоченной структуры
магнитные свойства и удельное электрическое сопротивление умень-
шаются.
Сплавы с ванадием имеют высокие магнитные свойства после
медленного (60—20 град/ч) охлаждения в области температур
600—300° С. При этом повышается также температурная стабиль-
ность максимальной проницаемости сплавов в климатическом ин-
тервале температур.
23
•vs ТАБЛИЦА 6. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Вид продукции h, мм »а- 10~3 Гс/Э 10—8 Гс/Э Не’ Э вг 10~3 Гс ГОСТ или ТУ
ие менее не более не менее
1 2 3 4 5 6 7 8
79НМ*1 Холоднокатаные ленты и 0,005 10 35 0,08 7,5 ЧМТУ 975—63
ЛИСТЫ 0,01 14 60 0,07
0,02—0,04 16 70 0,05 ГОСТ 10160—62
0,05—0,08 16 90 0,04
0,1—0,18 20 120 0,03
0,2—0,30 22 130 0,02
0,35—1,0 25 150 0,02
1,1—2,5 22 130 0,02
Горячекатаные листы 3—22 20 80 0,04
Прутки 8—100 20 80 0,04
79НМУ Холоднокатаные ленты 0,02—0,04 20 100 0,03 7,3 ГОСТ 10160—62
0,05—0,08 20 120 0,02
0,10—0,18 22 150 0,015
0,20—0,30 25 180 0,015
0,35—1,0 30 220 0,012
1,1—2,5 25 180 0,015
80НХС Холоднокатаная лента 0,02—0,04 18 70 0,05 6,5 ГОСТ 10160—62
0,05—0,08 20 90 0,04
0,10—0,18 22 120 0,03
0,20—0,30 28 130 0,02
0,35—0,50 35 150 0,015
0,55—1,00 30 170 0,012
1,1—2,5 25 150 0,015
1
80НХС Горячекатаный лист Прутки 3—22 8—100 20 20
80НХС-ВИ Холоднокатаная лента 0,2—0,3 35
0,35—0,5 40
0,55—1,0 40
1,1—2,5 25
76НХД Холоднокатаная лента 0,02—0,04 0,05—0,08 10 13
0,10—0,18 15
0,20—0,30 18
76НХД-ВИ Холоднокатаная лента 0,10—0,18 0,20—0,30 25 25
80НМ Холоднокатаная лента 0,05 40
0,10 50
0,15 60
0,20 80
0,35 100
77НМД*2> *3 Холоднокатаная лента 0,05 40
0,10 50
0,20 30
0,35 30
80НХ*4 Холоднокатаная лента 0,1 18
83НФ*5- *6 Холоднокатаная лента 0,02 35
0,1 50
81НМА*5 Холоднокатаная лента 0,05—0,1 50
0,2 70
70 0,04 1
70 0,04
150 0,015 6,5 ЧМТУ 1-488—68
220 0,01
250 0,01
150 0,015
50 0,065 7,5 ГОСТ 10160—62
100 0,03
120 0,025
150 0,02
180 0,02 7,5 ЧМТУ 1-488—68
200 0,015
140 0,03 7,0 ЧМТУ 1-842—69
160 0,02
200 0,015
250 0,01
300 0,01
150 0,03 6,0 ЧМТУ 1-842—69
120 0,02
100 0,03
100 0,03
100 0,04 7,5 ТУ-14-1-222—72
— По фак- '—. ТУ 14—222—18—72
тическим
данным —
200 0,01 5,2 ТУ 14—222-7—71
250 0,008 5,2 ТУ 14-131-98—73
Продолжение табл. 6
I 2 3 4 5 6 7 8
78Н Горячекатаная полоса Холоднокатаные ленты и листы 5—18 0,05 0,10 0,25 7 | 35 j Факультативнь 0,07 10 ТУ 14—1—309—72
*• Свойства лент толщиной менее 0,005 мм см. в разделе 6. *2 Величина индукции прн техническом насыщении факультативна.
*3 Свойства в лентах толщиной 0,2 мм факультативны. *4. Гарантируется ——— =С±7% в интервале температур (—60)-г (4-20)° С и 20-з
m
60° С. *Б Гарантируются значения |ЛХ. *е Гарантируется ^^<0,25%^ для интервала температур 20—120° С и РщСО.ТОУоЛС для ин-
тервала температур (—60)-г (4-20)° С.
ТАБЛИЦА 7. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава у, г/сма р, (Ом-мм2)/м «С- °с %, кал/(см-с °C) С, кал/°С %5-106 Ю—3 эрг/см3
79НМ, 79НМУ 8,6 0,55 450 0,08 0,12 2 0,5
80НХС, 80НХС-ВИ 8,5 0,62 330 — .— — —
76НХД, 76НХД-ВИ 8,5 0,57 430 0,08 0,105 2,4 —
80НМ 8,85 0,58 400 0,08 0,118 —
77НМД 8,6 0,55 350 — — — —
72НМДХ 8,6 0,66 100—120 — — — —
77НВ 9,1 0,56 425
80НХ 8,5 0,64 450
83НФ 8,7 0,70 360
81НМА 8,7 0,80 260
78Н 8,5 0,16 580
Примечание. В сплаве 81НМА величина
сплава на 30—50% больше, чем сплава 79НМ
1,5
0,5
0,5
12
0ч- —12
р=0,8 (Ом-мм2)/м гарантируется ТУ 14-222-7—71 ТУ14-131-98—73; износостойкость этого
ТАБЛИЦА 8. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава НВ <тв, кгс/мм2 ат, кгс/мм2 В, 10 3 кгс/мм3 6. % ’!>, %
1 2 3 4 5 6 7
79НМ 210/120 106/53 100/17 21 3,5/50 —
79НМУ 80НХС 80НХС-ВИ 240/130 96/57 92/15 — 3,8/40 -/14
76НХД 76НХД-ВИ 220/120 90/52 88/13 — 3/40 -/15
80НМ 230/120 104/55 99/— — — —
77НМД 230/110 102/54 100/12,5 — 2,2/42 —
72НМДХ — 95/55 90/20 — 2/40 —
77НВ —— 100/54 -/16 21 2/50 —
83НФ — 95/50 -/16 22 2/45 —
81НМА —/140—160 —/60—70 —25 20,5—21,5 —/25 —
78Н —/125 5/8 -/15 20 —/50 —
Примечание. В числителе приведены механические свойства до термической обработки, в знаменателе — после нее.
ТАБЛИЦА 9. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
а-10е (1/°С) в интервале температур, °C
Марка сплава 20—100 20—200 20—300 20—400 20—500 20—600 20—700 20—800 20—900
79НМ, 79НМУ 10,3— —10,8 10,9— — 11,2 11,4— — 12,9 11,9— —12,5 12,3— — 13,2 12,7— —13,4 13,1 — —13,6 13,4— — 13,6 13,2— — 13,8
80НХС, 80НХС-ВИ 12,8— —13,0 12,5— — 12,7 13,1 — —13,4 13,4— —13,8 13,9— —14,4 14,2— —14,8 14,5— —15,2 15,0— —15,6 15,5— —15,6
76НХД, 76НХД-ВИ 11,8 13,0 13,5 14,1 14,5 — — — —
80НМ 12,2 12,9 13,4 13,8 14,5 — — — —
77НМД 12,7 13,5 14,1 14,5 14,9 — — — —
77НВ 12,7 12,6 12,9 13,5 14,0 14,3 14,7 14,7 15,2
83НФ 12,6 12,6 13,1 13,8 14,3 14,8 15,1 15,6 15,8
81 НМ А 11,8 12,5 12,8 13,2 13,5 — — — —
78Н 12 — — — — — — — —
ТАБЛИЦА 10. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ свойств
Марка сплава Среда отжига Температура, °C, и скорость нагрева Выдержка, ч | Скорость охлаждения
79НМ, 79НМУ, 78Н 80НХС, 80НХС-ВИ 76НХД, 76НХД-ВИ, 80НХ 80НМ 77НМД 72НМДХ 77НВ Вакуум с остаточным давлением не более 10—® мм рт. ст. или водо- род с точкой росы не бо- лее минус 50° С То же » Водород с точкой росы не более минус 50° Вакуум с остаточным давлением не более 10—3 мм рт. ст. или водо- род с точкой росы не бо- лее минус 50° С То же » 1100—1150, по 400—500 град/ч То же » 1200—1300, по 400— 500 град/ч до 700, да- лее по 50 град/ч 1100—1150, по 400— 500 град/ч до 700, да- лее по 50 град/ч 1100—1150, по 400— 500 град/ч 1100—1200, по 400— 500 град/ч 3—6 в зависимо- сти от размера и массы садки То же » 12—24 в зависимо- сти от размера и массы садки 3—4 в зависимости от размера и мас- сы садки 3—6 в зависимости от размера и мас- сы садки То же До 600° С по 100— 200 град/ч, с 600° С не ме- нее 400 град/ч До 400° С по 100 град/ч, далее охлаждение образ- цов на воздухе До 500° С по 50 град/ч, далее до 300° С по 10 град/ч, затем не менее 400 град/ч По 50 град/ч до 475° С, далее по 400—500 град/ч До 600° С по 100— 200 град/ч, далее не ме- нее 400 град/ч 200—400 град/ч 100—200 град/ч
§ Продолжение табл. 10
Марка сплава Среда отжига Температура, °C, и скорость нагрева Выдержка, ч Скорость охлаждения
81НМА 81НМА Вакуум с остаточным давлением не более 10~3 мм рт. ст. или водо- род с точкой росы не бо- лее минус 50° С Вакуум с остаточным давлением не более 10~4 мм рт. ст. 1100—1200, по 400— 500 град/ч То же 1000—1150 по 400— 500 град/ч 3—6 в зависимости от размера и массы сад- ки То же До 600° С по 100 град/ч, далее до 350° С по 20 град/ч, затем охлаж- дение произвольное До 600° С по 100— 200 град/ч, далее не ме- нее 400 град/ч
ТАБЛИЦА 11. ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ (%) МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ В ПОСТОЯННОМ ПОЛЕ СПЛАВОВ
С НАИВЫСШЕЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ В СЛАБЫХ ПОЛЯХ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Механические воздействия А-% А"с АВг Механические воздействия
Поперечные сжимаю- щие напряжения п, кгс/мм2: 0,05 0,1 1,0 1 1 1 о8о 1 1 1 СО СО <1 СЛОО —50—70 —50—80 —85—90 4-504-70 4-704-Ю0 4-1804-200 —35—50 —40—60 —50—70 Продольные растяги- вающие напряжения а, кгс/мм(%5>0): 1 5 10 1 1 1 СО to »-* СП О О 1 1 1 4^ СО * О О СП 4-204-30 4-304-35 — 3—5 —10—15 —15—20 0—5 +5
Удар при падении с высоты I м на бетон- ную плиту: в каркасе . . * без каркаса . . — 5—10 —15—20 —10—15 —20—40 +5+Ю +10+20 — 5—10 —10—20 Вибрации: ускорение 4g* . » 16g*» . 1 1 гт со — 5—10 0—3 4-54-ю 04-з —5—10 0—3
* Вибрационный стенд, ускорение 4g, частота 50 Гц (соответственно смещение 0,3 мм) в течение 5 ч. Образцы в каркасах, кратное сбрасывание платформы с образцами с высоты 1 м на пружинный амортизатор. Образцы в каркасах. ** Сто-
Сплавы 79НМ, 79НМУ (рис. 1-20)
Характерные особенности — сочетание высоких значений началь-
ной (20—50-103 Гс/Э) и максимальной (100—300-10s Гс/Э) прони-
цаемости с малой величиной коэрцитивной силы (0,05—0,01Э). Сплав
79НМ наиболее широко применяется для изготовления всех типов
указанных выше сердечников магнитопроводов. Наивысшая прони-
цаемость достигается после быстрого (400—500 град/ч) охлажде-
ния с 600° С. Уменьшение скорости охлаждения в интервале 600—
300° С до 50 град/ч приводит к увеличению коэффициента прямо-
угольностн в малых полях при некотором снижении уровня началь-
ной проницаемости. При этом улучшается температурная стабиль-
ность максимальной проницаемости (см. раздел 13). Сплав с наи-
высшими свойствами маркируется как 79НМУ.
На базе этого сплава созданы материалы с прямоугольной пет-
лей гистерезиса, в том числе микронной толщины (см. разделы
4 и 5). 1 *
Рис. 1. Магнитные свойства сплава 79НМ и
79НМУ различной толщины:
1 — по данным ГОСТ 10160-62 (79НМ); 2 - ГОСТ 10160-62
(79НМУ); 3 —типичные образцы; 4 — лучшие орбазцы
31
Рис. 2. Зависимость магнитных свойств сплава 79НМ от толщины:
1 — максимальная магнитная проницаемость в постоянном поле; 2 — то же, при
частоте 50 Гц; 3 — приведенные потерн на гистерезис; 4 — полные потерн при
50 Гц; 5 — коэрцитивная сила в постоянном поле при индукции 5000 Гс;
Рис. 3. Зависимость магнитных свойств сплава 79НМ от толщины
в постоянном поле и при частоте 50 Гц (Вт = 6 кГс)
32
рис 4. Зависи-
мость М аксималь-
ной индукции, ко-
эрцитивной силы
и прямоугольно-
СТИ петли гистере-
зиса сплава 79НМ
(толщина 0,05 мм)
от величины по-
стоянного намаг-
ничивающего поля
Рис. 5. Зависи-
мость магнитной
проницаемости
сплава 79НМ (тол-
щина 0,35 мм) в
постоянном поле
н при частоте 50
Гц от индукции
3—1080
33
Рис. 6. Зависимость проницаемости сплава 79НМ (толщина 0,05 мм) в постоян
ном поле и при частоте 50 Гц от индукции
Рис. 7. Петли перемагничивания сплава 79НМ в постоянном (штриховые ли-
нии) и переменном при частоте 50 Гц (сплошные лннин) полях. Толщина
образца:
а — 0,1: б — 0,35; в — 0,01 мм
34
Рис. 8. Петли
гничивания
79НМ (толщина
Б постоянном и
ном полях:
перем а-
сплава
0,05 мм)
перемен-
1 — постоянное поле; 2 —
кл гц синусоидальная ин-
дукция; 3-50 Гц, синусо-
идальное поле
Рис. 9. Петли перемагничивания сплава 79НМ (толщи-
на 0,05 мм) в постоянном и переменных полях
3*
В, к ft"
Рис. 10. Петли перемагничивания сплава 79НМ (толщина
0,1 мм) в постоянном и переменных полях
Рис. 11. Зависимость от частоты комплексной маг-
нитной йроницаемостн ,щ сплава 79НМ. Цифры на
кривых — толщина ленты
^о^с/э
Рис. 12. Зависимость максимальной магнитной проницаемости сплава 79НМ от
частоты:
2
со 2
14 к
к
со
со
к
Ои
2
со 2
S
S
Ч К
/
2
3
4
0,5
0,35
0,2
300
270
260
200
5
6
7
8
0,1
0,05
0,02
0,01
200
170
120
80
Рис. 13.
НИТНОЙ |
Зависимость
маг-
ио -п;т проницаемости спла-
ва 79НМ (толщина 0,01 мм)
©т индукции
37
Рнс. 15. Зависимость магнитной проницае-
мости сплава 79НМ от индукции (толщи-
на 0,35 мм, |4т =250000 Гс/Э)
Рис. 14. Зависимость магнитной
проницаемости сплава 79НМ от
индукции (толщина 0,05 мм,
=200000 Гс/Э)
Рис. 16. Зависимость магнит-
ной проницаемости сплава
79НМ от индукции (толщина
0,1 мм, =230000 Гс/Э)
38
Р,Вт1к2
^Ю^Гс/З
Рис. 17. Зависимость комплексной начальной проницаемости сплава 79НМ от
частоты. Цифры иа кривых — толщина ленты
Цил *8' Завпсимость потерь сплава 79НМ от индукции при частоте БО Гц
Фры на кривых толщина ленты
39
40
Сплавы 80НХС, 80НХС-ВИ (рис. 21-29)
Характерные особенности — сочетание высокой начальной (20—
50-Ю3 Гс/Э) и максимальной (100—250-103 Гс/Э) проницаемости,
малой коэрцитивной силы (0,02—0,01 Э) с повышенным значением
удельного электрического сопротивления (0,62 Ом-мм1 2/м).
У Сплав не содержит легирующих добавок из дефицитных ме-
таллов.
Преимущественное применение — для изготовления сердечников
магнитопроводов, работающих при повышенных частотах, в том
числе феррозондов.
Рис. 21. Зависимость магнитных свойств сплава
80НХС и 80НХС-ВИ в постоянных полях от толщи-
ны материала:
1 — ГОСТ 10160—62 (80НХС); 2 — ЧМТУ-1-488—68 (80НХС-ВИ);
3 — свойства типичных образцов; 4 — свойства лучших об-
разцов
41
Рис. 22. Зависимость магнитных свойств сплава 80НХС от толщины:
1 — максимальная проницаемость в постоянном поле; 2 — прн частоте 50 Гц-
3 — приведенные потери на гистерезис; 4 — общие потери прн 50 Гц;
5 — коэрцитивная сила в постоянном поле; 6 — то же, при частоте 50 Гц’
7 — коэффициент прямоугольности прн индукции 5 кГс, в постоянном поле-
8 — то же, при частоте 50 Гц
Рис. 23. Зависимость магнит-
ной проницаемости сплава
80НХС в постоянном (/, 3) и
переменном (50 Гц) полях
(2, 4) от напряженности поля.
Толщина ленты:
/, 2 — 0,5; 3, 4 — 0,2 мм
42
и, нг’гс/з
Рис. 24. Зависимость комплексной проницаемости сплава 80НХС от
частоты. Цифры йа кривых — толщина ленты
Рис. 25. Петли перемагничивания сплава 80НХС в постоянном (/,<?)
переменном полях при частоте 50 Гц (2,4). Толщина ленты:
< 2-0,5; 3, 4-0,02 мм
43
ji~-ID'3rcj3
Рис. 26. Зависимость маг-
нитной проницаемости спла-
ва 80НХС от индукции (тол-
щина 0,02 мм; |хт =
= 108000 Гс/Э)
Рис. 27. Зависимость магнит-
ной проницаемости сплава
80НХС от индукции (толщина
0,05 мм, Цт= 170000 Гс/Э)
44
^Ю1Гс/Э
28 Зависимость магиит-
„ой проницаемости сплава
Я ^т^^Ггс^;
в, к Ге
Рнс. 29. Зависимость
удельных потерь сплава
80НХС от индукции.
Толщина ленты 0,05
(штриховые линии) и
0,1 мм (сплошные линии)
45
Сплавы 76НХД, 76НХД-ВИ,
80НХ (рис. 30—34)
Характерные особенности—повы-
шенная температурная стабильность
максимальной проницаемости в кли-
матическом интервале температур
(—60° С)—(+60° С) после термиче-
ской обработки с медленным охлаж-
дением в области температур 500—
300° С, рекомендуемой ГОСТ 10160—
62 прн уровне начальной проницае-
мости 10000—18000 Гс/Э. Термиче-
ской обработкой с ускоренным ох-
лаждением (400—500 град/ч) в об-
ласти температур 500—300° С на-
чальная проницаемость сплавов
76НХД и 80НХ может быть значи-
тельно повышена, но температурная
стабильность проницаемости умень-
шается.
Преимущественное применение —
сердечники магнитопроводов, рабо-
тающих в климатическом интервале
температур (—60° С)—(+60° С).
Рис. 30. Зависимость маг-
нитной проницаемости спла-
ва 76НХД (толщина 0,1 мм)
от напряженности магнитно-
го поля
Рис. 31. Зависимость магнитной
проницаемости сплава 76НХД (тол-
щина 0,05 мм) от индукции
Р,Вт/кг
Рис. 32. Зависимость удельных по-
терь сплава 76НХД (толщина
0,02 мм) от индукции при частоте
400 Гц
46
Рис. 33. Зависи-
мость удельных
потерь сплава
76НХД (толщина
0,05 мм) от индук-
ции
Рис. 34. Кривая магнит-
ной проницаемости спла-
ва 80НХ (толщина
0,1 мм) в переменном
поле частотой 400 Гц
(Нт = 180000 Гс/Э)
47
Сплав 80НМ (рис. 35—39)
Характерные особенности — наиболее высокие значения прони-
цаемости в слабых полях (щ от 50000 до 300000 Гс/Э). Применяют
для изготовления сердечников аппаратуры особо высокой точности.
Рис. 35. Магнитные свойства сплава 80НМ раз-
личной толщины в постоянных полях:
/ — ЧМТУ-1-842—69; 2, 3 — разный уровень свойств
48
4—1080
Рис. 36. Зависимость комплексной проница-
емости сплава 80НМ от частоты. Цифры на
кривых— толщина ленты
Рис. 37. Кривые намагничивания сплава 80НМ
(толщина 0,35 мм) при частотах 0—20 кГц
49
^Ю3Гс/Э
Рис. 38. Зависимость магнитной
проницаемости сплава 80НМ (тол*
щина 0,05 мм) от индукции (у-т=
=200000 Гс/Э)
Ji^10'3.rc/3
Рис. 39. Зависимость магнитной
проницаемости сплава 80НМ (тол-
щина 0,02 мм) от индукции (Р-т=
= 150000 Гс/Э)
Сплав 77НМД (рис. 40)
Характерные особенности — высокая начальная проницаемость
и пониженное отношение максимальной проницаемости к начальной
(1,5—3,0). Применяют для изготовления сердечников аппаратуры
особо высокой точности.
50
Сплавы 83НФ, 77НВ (рис. 41—49)
Характерные особенности — высокая магнитная проницаемость
в слабых постоянных (pi = 50000—100000 Гс/Э) и переменных маг-
нитных полях, малый (1—15 '/Э) коэффициент амплитудной неста-
бильности проницаемости в полях до 1 мЭ при частоте до 15 кГц,
повышенное удельное электросопротивление [0,70 (Ом-мм2)/м]. Вы-
сокие значения проницаемости сплава 83НФ достигаются при мед-
ленном (20 град/ч) охлаждении в области температур 600—300° С.
Сплав 83НФ характеризуется высоким значением модуля упругости.
Преимущественное применение — магнитопроводы высокочувст-
вительной аппаратуры, работающей в переменных магнитных полях
высокой частоты.
Рис. 41. Зависимость
магнитных свойств спла-
ва 83НФ в постоянных
полях от толщины мате-
риала:
/ — ТУ 14-222-18—72; 2-свой-
ства типичных образцов;
3 — свойства лучших образ-
цов
4*
51
Рис. 42. Зависимость комплексной магнитной проницаемости спла-
ва 83НФ от частоты. Цифры на кривых — толщина ленты
Рис. 43. Зависимость комплексной магнитной про-
ницаемости сплава 83НФ (толщина 0,05 мм) от
напряженности намагничивающего поля, ре-
жим — И sin.
52
юо'*гс!э
Рис 44- Зависимость магнит-
ной проницаемости сплава
«ЧИФ (толщина 0,05 мм) от
индукции (Hm =210000 Гс/Э)
Р^Вт/кг
Рис. 46. Зависимость удельных по-
терь сплава 83НФ толщиной 0,02
(сплошные линии) и 0,01 мм (штри-
ховые линии) от индукции
53
Рнс. 47. Зависимость комплексной магнитной проницаемости сплава 77НВ
от частоты. Цифры на кривых — толщина ленты
Рис. 48. Зависимость комплексной магнитной проницаемости
сплава 77НВ (толщина 0,05 мм) от напряженности намагни-
чивающего поля, режим Н sin
54
Рис. 49. Зависимость
магнитной проницаемо-
сти сплава 77НВ (тол-
щина 0,05 мм) от индук-
ции (j.im = 210000 Гс/Э)
JuJO^rc/3
Сплав 81НМА
(табл. 12; рис. 50, 51)
Характерные особенности —
высокая магнитная проницаемость
в постоянных (50000—100000 Гс/Э)
и переменных магнитных полях,
повышенные значения прочност-
ных характеристик н удельного
электросопротивления [0,8 (ОмХ
Хмм2)/м]. Отличительная особен-
ность сплава — повышенная де-
формационная стабильность, обус-
ловленная повышенной прочностью
сплава при практически нулевой
магнитострикции. Эффект упрочне-
ния достигается благодаря леги-
рованию и может быть усилен до-
полнительно посредством специ-
альной термообработки (см. раз-
дел 8).
Преимущест венное примене-
ние— сердечники головок магнит-
ной записи и магнитопроводы из-
делий, работающих в переменных
полях высокой частоты и испы-
тывающих в процессе изготовле-
ния и эксплуатации механические
воздействия.
Рис. 50. Завнснмость проница-
емости сплава 81НМА от на-
пряженности поля для лучших
и типичных образцов
55
Рис. 51. Зависимость комплексной проницаемости и тангенса
угла магнитных потерь сплава 81НМА от частоты в поле 0,001 Э
ТАБЛИЦА 12. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ
СПЛАВОВ 81НМА, 77НВ, 80НХ, 72НМДХ и 78Н
Марка сплава Л, мм Hi-Ю-3, Гс/Э м-т ю-8, . Гс/Э нс- э Bs , кГс
81 НМ А 0,2 130—80 400—300 0,004—0,006 5,25—5,4
0,1—0,05 150—60 350—250 0,006—0,008
77НВ 0,1 60—45 250—180 0,010—0,012 7,8 :
0,05 50—40 250—180 0,010—0,013
0,02 33—30 160—150 0,022—0,026
0,01 27—20 120—100 0,028—0,040
80НХ 0,1 25—16 280—180 0,013—0,02 7,5
72НМДХ 1.0 16—12,5 120—100 0,009—0,01 3,1
0,5 16—12,5 120—100 0,009—0,01
78Н 18 13—10 100—90 0,03—0,04 10,5
13 15—11 110—100 0,03—0,04
10 17—12 120—110 0,03—0,04
Примечание. Свойства сплавов 79НМ, 79НМУ, 80НХС, 80НХС-ВИ,
83НФ и 80НМ см. на рис. 1, 21, 35, 41.
56
Сплав 72НМДХ (рис. 52)
Характерные особенности — повышенное значение проницаемости
в слабых полях (pi = 10000 Гс/Э) и низкая температура Кюри
(100—120° С).
Преимущественное применение — в качестве внутренних оболочек
многослойных магнитостатических экранов, обеспечивающих высо-
кую степень экранирования. Экраны из этого металла размагничи-
вают нагревом до температуры Кюри н охлаждением вне магнитно-
го поля.
Рис. 52. Зависи-
мость магнитных
свойств сплава
72НМДХ (толщи-
на 1 мм) от тем-
пературы
Сплав 78Н
Сплав обладает низким электрическим сопротивлением, применя-
ют преимущественно для магнитных экранов.
2. СПЛАВЫ С ВЫСОКОЙ
МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ И ПОВЫШЕННЫМ
УДЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ
Общая характеристика — сплавы обладают высокой максималь-
ной магнитной проницаемостью (15000—100000 Гс/Э) и повышенным
Удельным электрическим сопротивлением [0,9—1,0 (Ом-мм2)/м] при
индукции насыщения 9500—14000 Гс (табл. 13, 14).
Назначение — сплавы 50НХС, 38НС — для сердечников аппарату-
ры, работающей в импульсном режиме намагничивания; сплавы 12Ю,
57
ТАБЛИЦА 13. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
Ni Al Si Cr
50НХС 49,5— 51,0 — 1,1— 1,4 3,8— 4,2 Холоднокатаная лента 0,02—1,0 мм (ГОСТ 10160—62)
38НС 37,0— 38,5 — 2,8— 3,2 — Холоднокатаная лента 0,02—0,2 мм (ЧМТУ 5010—55)
12Ю** 1— 11,8— 12,8 <0,5 — Кованые прутки диамет- ром 15—80 мм (ЧМТУ/ /ЦНИИЧМ 649—62)
12ЮК** — 11,8— 12,8 <0,5 2,0— 2,5 Co Может быть изготовлен в том же сортаменте, что и 12Ю
* На основе железа. ** Сплавы 12Ю и 12ЮК могут быть выпущены также в
виде горячекатаных листов и теплокатаиых полос толщиной до 0,35 мм.
ТАБЛИЦА 14. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава Толщина, мм Гс/Э Гс/Э э, . ие б олее «V - <р и S U . 2 от £ ГОСТ или ТУ
не денее
50НХС 0,02—0,04 0,05—0,08 0,10—0,18 0,20—0,30 0,35—0,50 0,55—1,00 1500 2000 2500 3000 3200 3000 15000 20 000 25 000 28 000 30 000 20 000 0,25 0,20 0,16 0,12 0,10 0,12 10 000 ГОСТ 10160—62
50НХС-ВИ 0,10—0,18 0,35—0,50 3500 4000 30 000 40 000 0,12 0,07 10 000 ЧМТУ-1-488—68
38НС 0,02—0,04 0,05—0,09 0,10—0,19 2500 3000 3000 20 000 22 000 25 000 0,15 0,15 0,15 9 500 ЧМТУ 5010—55
12ЮК— для магнитопроводов изделий, испытывающих во время ра-
боты воздействие механических нагрузок.
Основные технологические данные. Сплавы 50НХС, 38НС можно
подвергать обработке давлением и резанием, сварке; в лентах тол-
щиной до 0,05 мм сплавы практически изотропны. Сплавы 12Ю,
12ЮК можно подвергать штамповке, обработке резанием при ща-
дящих режимах механической обработки (малые подачи и обиль-
ное охлаждение). В поковках, листах и полосах сплавы практически
изотропны.
58
ТАБЛИЦА 15 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ
Марка сплава Среда отжига Температура, °C, н скорость нагрева Выдержка, ч Скорость охлаждения
50НХС Вакуум с остаточным давлением не более Ы0~2 мм рт. ст. 1100—1150, по 400— 500 град/ч 3—6 в зависимости от размера и массы садки До 400° С по 100 град/ч, далее на воздухе
38НС Вакуум с остаточным давлением не более 1 • 10 — 3 мм рт. ст. 1100, по 400—500 град/ч 3—4 в зависимости от размера и массы садки До 200° С по 50 град/ч
12Ю, 12ЮК Вакуум с остаточным давлением не более 1 • 10 — 3 мм рт. ст. 1200—1250, по 200— 300 град/ч 3—6 в зависимости от размера и массы садки До 200° С по SO- lOO град/ч
ТАБЛИЦА 16. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Марка сплава V, г/см3 р, (Ом-мм2/м) ав’ кгс/мм2 ат, кгс/мм2 6, % ф. % 0с • °с НВ Е, кгс/мм2
50НХС 8,2* 0,90 90 85 2,5 16 360 190
8,2 0,90 51 18 38 — 360 125 —
38НС 8,3 0,90 — — — — .— — —
12Ю 6,7 1,0 — —. — — 600 250—300 14500—15500
12ЮК 6,9 1,0 — — — — 700 250—340 13000—14000
Примечание. Средний коэффициент линейного расширения сплава 12Ю в интервале температур 20—100° С 12-10—6 1/°С, магни-
тострикция насыщения 30 40®.
о, * Без термической обработки.
_____________________________
Все сплавы этой группы (50НХС, 38НС, 12Ю и 12ЮК) приме- ’
няют в термически обработанном состоянии. Операции по изготов-
лению изделий (например, резку, штамповку, зачистку, сверление,*
шлифовку) необходимо проводить до конечной термической обра-'*
ботки (табл. 15, 16).
Структура. Сплавы 50НХС, 38НС — однофазный твердый раствор:
с г. ц. к. решеткой (у-фаза). 12Ю, 12ЮК — однофазный твердый рас-’,
твор с о.ц. к. решеткой (a-фаза). 1
Сплавы 50НХС и 38НС (табл. 17, 18; рис. 53—57)
Характерные особенн 1
сти — низкая остаточная и
дукция (4000—5000 Гс)
низкие удельные потер
Применяются для сердечш)
ков импульсных трансфор
маторов и различной апп^
ратуры связи звуковых
высоких частот, работающ
без подмагничивания н
с подмагничиванием слаб .
ми полями.
Относительное изменен
магнитных характерист
сплава 38НС под действи
поперечных сжимающих н$
пряжений 0,75 кгс/мм2 сл
дующее, %:
»l,f ................
..................
Рис. 53. Кривые намагничивания и магнит- Нс.......................
иой проницаемости сплава 50НХС (толщи- g ..........................
иа 0,08 мм) г
Рис. 54. Зависимость магнитных свойств сплава 50НХС (толщина
0,08 мм) от температуры
60
Р,Вт /кг
Рис. 55. Зависимость удельных по-
терь сплава 50НХС (толщина 0,2 мм)
от индукции при частоте 400 Гц
Рис. 57. Действительная составляю-
щая комплексной магнитной про-
ницаемости сплава 38НС при раз-
личной напряженности подмагничи-
вающего поля (частота 400 Гц)
Р,Вт1кг
Рис. 56. Зависимость удельных по-
терь сплава Э8НС (толщина 0,08 мм)
от частоты прн различных значени-
ях индукции
ТАБЛИЦА 17. ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ
МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (%) СПЛАВА 50НХС
ТОЛЩИНОЙ 0,08—0,35 мм ПОСЛЕ УДАРА, ПРИ СВОБОДНОМ ПАДЕНИИ
С ВЫСОТЫ 1 м И ПОСЛЕ ВИБРАЦИИ
Вид нагрузки нс Вг
Удар в каркасах —9 —6 + 1,5* +0,3*
Удар без каркаса —15 —10 —1* —15
Вибрация с перегрузкой 4 g . —1* —1* —2* —7
Вибрация с перегрузкой 15 g . —2* —1* —1* —2*
пределах погрешности измерений.
61
ТАБЛИЦА 18. УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ СПЛАВА 50НХС
ТОЛЩИНОЙ 0,1 мм В ПЕРЕМЕННЫХ ПОЛЯХ, Вт/кг
f. Гц Удельные потери прн В, Гс
3000 4000 5000 6000 8000
400 0,4 0,6 0,8 1,5 4,0
1000 1,3 2,0 2,7 4,3 —
Сплавы 12Ю и 12ЮК (табл. 19; рис. 58, 59)
Характерные особенности — высокие прочностные характеристики,
износостойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость. Сплав 12Ю
обладает радиационной стойкостью. Применяют для изготовления
сердечников трансформаторов с повышенной рабочей индукцией,
магнитных головок, магнитопроводов изделий, испытывающих в про-
цессе изготовления и эксплуатации воздействие высоких температур,
механических усилий и агрессивных сред. Сплав 12Ю применяют
так же, как магнитострикционный материал.
Рис. 58. Кривая намагничивания сплава
12Ю (толщина 0,35 мм)
Магнитные свойства сплава 12ЮК толщиной 0,35 мм следующие:
р6/г. Дж/кг ................................ 8-ю 1
₽6/50> Вт/кг................................ 0,14
нс, э 0,03
НСЭ при f=50 Гц.......................• • 0,10
Вт, Гс/Э....................... . , , , 94 000
нот, Гс/Э при /—50 Гц , 54 000
62
ТАБЛИЦА 19. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 12Ю И 12ЮК
В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Толщина, мм Гс/э Гс/Э Яе, э В8, Гс В5, Гс
1210 0,35 3000— 6000 20 000— 70 000 0,07— 0,04 11000 14 000
12ЮК 0,35 6000— 20 000 70 000— 150 000 0,035— 0,025 10 500 14 000
'ис. 59. Кривые магнитной проницаемости
сплавов 1210 и 12ЮК с разным уровнем
свойств (толщина 0,3 мм):
1 — типичные; 2 — лучшие образцы
3. СПЛАВЫ С ВЫСОКОЙ
МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ И ПОВЫШЕННОЙ
ИНДУКЦИЕЙ НАСЫЩЕНИЯ
Общая характеристика. Сплавы обладают высокой индукцией на-
сыщения— не менее 15000 Гс, повышенным значением магнитной
проницаемости: ца от 2000 до 5000 Гс/Э, р,,, от 20000 до 100000 Гс/Э.
63
ТАБЛИЦА 20. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание никеля, %* Сортамент
45Н** 45—46,5 Холоднокатаная лента 0,02— 2,5 мм; горячекатаный лист 3,0—22,0 мм н прутки 8,0— 100 мм (ГОСТ 10160—62); про- волока 0,1—2,0 мм (ТУ 14-1- 277—72)
50Н, 50НУ 49,0—50,5 То же
ЗЗНКМС (ЭП61) — Холоднокатаная лента 0,05 мм (ЧМТУ-1-902—70)
* Остальное железо. ** Согласно ГОСТ 10994—64, сплав 45Н в новых разра- '
ботках применять не рекомендуется.
ТАБЛИЦА 21. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
(ГОСТ 10160—62)
Марка сплава Толщина или диаметр, мм Ра, Гс/Э цт’ Гс/Э Нс, э Bs- Гс
45Н 0,02—0,04 1700 16 000 0,40 15 000
0,05—0,08 1800 18 000 0,30
0,10—0,18 2000 20 000 0,30
0,20—0,30 2500 23 000 0,25
0,35—2,50 2800 25 000 0,20
3—22 2000 18 000 0,30
Диаметр 8—100 2000 18 000 0,30
50Н 0,02—0,04 1800 20 000 0,30 15 000
0,05—0,08 2000 20 000 0,25 4
0,10—0,18 2300 25000 0,20
0,20—0,30 2600 30 000 0,15
0,35—0,50 3000 35 000 0,12
0,55—1,0 3000 30 000 0,15
1,1—2,5 2800 25 000 0,16
3—22 2500 20 000 0,30 3
Диаметр 8—100 2500 20 000 0,30
50НУ 0,10—0,18 3000 30 000 0,18 15 000
0,20—0,30 3500 35 000 0,15
0,35—0,50 4000 45 000 0,12
0,55—1,0 4000 40 000 0,12
1,1— 2,5 3000 35 000 0,15
64
1080
сл ТАБЛИЦА 22. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ
Среда отжига Температура, °C, и скорость нагрева Выдержка, ч Режим охлаждения
Вакуум с остаточным давлением не более 10~3 мм рт. ст. или водород с точкой росы на входе не более минус 50° С 1100—1150, 100—500 град/ч 2—6 в зависимости от размера и массы сад- ки До 600° С по 100—200 град/ч, с 600 до 200° С не более 400 град/ч
ТАБЛИЦА 23. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава к, эрг/см3 р. Ом-мм2 м V’ г/см3 6С, °C НВ °в' кгс/мм2 ат. кгс/мм2 6, % Ф» % Et кгс/мм2
45Н 9 103 25 10—8 0,54 8,2 450 170 77 75 2,8 15,5 2-10*
50Н, 8 103 25-10-6 0,45 8,2 500 170 78 72 3,0 18 1,63-10*
50НУ 130 46 16 37 60
Примечание. Б числителе приведены свойства для состояния без термической обработки, в знаменателе — после нее.
Коэрцитивная сила Нс — от 0,1 до 0,3 Э и удельное электрическое
сопротивление р = 0,45—0,54 (Ом-мм2)/м. Сплавы на основе железа
с 45—50% Ni (табл. 20—24).
ТАБЛИЦА 24. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава ТКЛР а-10е, град—1, в интервале температур, °C %, кал/ (см-с-°С) с, кал/°С
29—100 20—200 20—300 20—400 20—500
45Н 8,2 8,1 7,5 7,7 9,0 0,03 0,120
50Н, 50НУ 8,9 9,2 9,2 9,2 9,4 0,037 0,120
Назначение — витые ленточные и штампованные сердечники длд)
междуламповых и малогабаритных силовых трансформаторов и,
трансформаторов звуковых частот, дросселей, реле и деталей маг-'
нитных цепей, работающих в широком диапазоне частот преимуще-
ственно без подмагничивания или с подмагничиванием слабыми по-
стоянными полями. Сплавы также широко применяют для изготовле-
ния электромагнитных экранов и магнитопроводов разных типов,-
Рис. 60. Кри-’
вые намагннчи*
вания и прони
цаемости спла
в а 45Н (толщи
на 0,35 мм) “
Основные технологические данные. В поковках, прутках и лентах >
толщиной до 0,05 мм сплавы практически изотропны. Их можно-
подвергать обработке давлением и резанием, сварке. Применяют
сплавы после термической обработки. В этом состоянии они чувст-.
66
вительпы к механическим напряжениям, которые в зависимости от
величины могу г приводить к необратимому ухудшению свойств.
Сплавы не подвержены коррозии при температуре 25±10°С и отно-
сительной влажности не более 40%.
Структура — однофазный твердый раствор с г. ц. к. решеткой
(у-фаза). Сплавы не подвержены старению.
Магнитные свойства сплава 45Н в постоянных полях приведены
на рис. 60, 61.
Сплав 50Н (табл. 25—28; рис. 62—77)
Характерные особенности — высокая индукция насыщения
(15000 Гс), повышенная максимальная проницаемость (55000—
95000 Гс/Э).
ТАБЛИЦА 25. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 50Н
^постоянных ПОЛЯХ _______
Толщина, мм Гс/Э Гс/Э нс,э
0,35 0,20 3500—5000 3500—6000 55000—85000 60000—95000 0,075—0,040
67
ТАБЛИЦА 26. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЛЕНТЫ СПЛАВА 50Н
РАЗЛИЧНОЙ ТОЛЩИНЫ В ПОСТОЯННОМ ПОЛЕ
И ПРИ ЧАСТОТЕ 50 Гц
Толщина, мм •Ч’ Гс/Э Гс/Э нс> э Нс~' 3 р10/гх Х50*, Вт/кг р10/50, Вт/кг РЮ/50/ ,, PlO/rXSO’7'
1,0 40 000 14 000 0,09 0,94 0,17 1,6 10
0,5 41 000 28 000 0,097 0,26 0,19 0,48 40
0,35 44 000 34 000 0,094 0,21 0,18 0,42 45
0,20 48 000 42 000 0,095 0,175 — 0,32 —
0,1 37 000 34 000 0,12 0,18 0,24 0,34 70
0,02 33 000 31 500 0,19 0,21 0,33 0,41 80
0,01 25 000 24 000 — — — — —
* А Ю/ГХ50 — удельные потери на гистерезис при максимальной индукции
10 000 Гс, приведенные к частоте 50 Гц.
ТАБЛИЦА 27. УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ СПЛАВА 50Н ПРИ ИНДУКЦИИ
10 кГс в диапазоне частот от 0 до 9600 Гц
Голщн- Рг, Дж/кг р400 р1000 р2400 Р4890 р9300
на, мм Вт/кг
0,2 0,004—0,006 3,7—6,7 28—33 45—55 120—170 550
0,1 0,0048 4,0—6,0 15—18 45—60 120—180 —
0,05 0,005—0,007 3,0—5,8 10—15 30—37 80—95 220—240
0,02 0,007—0,009 3,5—5,0 10—14 25—30 70—80 170—200
ТАБЛИЦА 28. МАКСИМАЛЬНАЯ АМПЛИТУДНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
СПЛАВА 50Н В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ
от 0 до 9600 Гц, Гс/Э
Толщина, мм [1^ при частоте, Гц
0 400 1000 2400 4800 9600
0,2 28000—48000 20 000— 27 000 12 000— 16 500 10 000— 22 000 — —
0,1 26000—39000 23 000— 36 000 26 GOO- 28 000 15 GOO- 22 000 10 000— 16 000 —
0,05 32000—40000 22 000— 37 000 22 000— 31 000 20 000— 25 000 14 000— 20 000 14 000
0,02 26000—36000 20 000— 28 000 19 000— 26 000 25 000 20 000 15 000
68
Рис. 62. Зависимость магнитных свойств сплава 50Н от толщины:
1—.максимальная проницаемость в постоянном поле; 2— то же, при 50 Гц;
3 — приведенные потери на гистерезис; 4 — полные потери при частоте 50 Гц;
5 — коэрцитивная сила в постоянном поле; 6 — то же, при 50 Гц; 7—начальная
проницаемость в постоянном поле; 8 — прямоугольность при индукции 10 кГс
в постоянном поле; 9 — то же, при 50 Гц; 10 — прямоугольность петли гистере-
зиса при индукции 15 кГс в постоянном поле
Рис. 63. Петли пе-
ремагничивания
сплава 50Н (тол-
щина 0,35 мм,
И™=40000 Гс/Э)
Рнс. 64. Петли перемагничивания сплава 50Н в постоянном (штриховые ли-
нии) и переменном (сплошные линии) полях при частоте 50 Гц (толщина .
0,05 мм, =35000 Гс/Э)
Рис. 65. Зависимость действительной составляющей комплексной магнитной
проницаемости Ц' сплава 50Н от частоты
UJO -3,Гс1э
^io^rc/a
Рис. 66. Зависимость магнитной Рис. 67. Зависимость магнитной прони-
проницаемости сплава 50Н от ин- цаемости сплава 50Н от индукции (тол-
дукции (толщина 0,36 мм) щнна 0,1 мм, P-w==35000 Гс/Э)
Рис. 68. Удельные потери сплава 50Н при частоте 50 Гц в зави-
симости от иядукцнн
71
^ЛО-*Гс/Э_
Рис. 70. Зависимость действительной составляю-
щей комплексной магнитной проницаемости р/
сплава 50Н от толщины ленты
72
Рис. 71. Петли перемагничивания сплава 50Н в постоянном (штриховые ли-
нии) и переменном (сплошные линии) полях прн частоте 50 Гц (толщина
0,02 мм, =25000 Гс/Э)
Рис. 72. Магнитная проницаемость сплава 50Н в постоянном поле (Ц) и при
частоте 50 гц (рд, 0-1т, р^) для синусоидальной индукции (толщина 0,05 мм)
73
Рис. 73. Зависимость действующего
значения магнитной проницаемости
от действующего значения напря-
женности поля сплава 50Н (толщи-
на 0,2 мм) при подмагничивании
постоянным полем
Рис. 74. Зависимость тангенса угла *
потерь сплава БОН различной тол- '
щииы от действующего значения
напряженности поля при частотах
50 (штриховые линии) и 400 Гд.
(сплошные линии)
Р,Вт1кг
P'BmlK!
Рис. 75. Зависимость потерь на гисте-
резис (/) и на вихревые токи (2), а
также полных потерь (3) сплава 50Н
от толщины материала при частоте
50 Гц и индукции В =10 кГс
------0,1
------0,05мм f’4800
8 Зт„.,
Рис. 76. Удельные потерн сплавит
50Н в зависимости от индукции
74
Рис. 77. Зависимость мнимой составляющей комплексной магнитной проницае-
мости сплава 50Н от частоты
Влияние ударной нагрузки на магнитные свойства сплава 50Н
в постоянных полях (толщина 0,08; 0,20 и 0,35 мм) следующее. На-
пряжения от удара образцов в каркасах при свободном падении на
бетонную плиту с высоты одного метра снижают начальную маг-
нитную проницаемость в среднем на 6—9%, а максимальную про-
ницаемость— на 3—6% при увеличении коэрцитивной силы на
1,5—2,0%. При ударе образцов без защитных каркасов jxo умень-
шается на 12—15%, a um— на 8—10%. Вибрация с ускорением 15g
и 4 g в течение 5 ч на магнитные свойства сплава 50Н (толщина
0,08; 0,20 и 0,35 мм) практически не влияет.
Сплав ЗЗНКМС (ЭП61) (рис. 78, 79)
Рис. 78. Зависимость магнитной прони-
цаемости сплава ЗЗНКМС (толщина
0,05 мм) в постоянном и переменных
полях от индукции
Рис. 79. Зависимость удельных по-
терь сплава ЗЗНКМС (толщина
0,05 мм) от индукции (1*т=
= 125000 Гс/Э)
75
Характерные особенности — пониженные удельные потери при пё-
ремагничивании с частотой 1000—5000 Гц при повышенном значении
индукции насыщения. Сплав ЗЗНКМС — единственный магнитномяг-
кий сплав, поставляемый с гарантируемыми магнитными свойствами
в переменных полях.
Назначение — сердечники магнитных усилителей, коммутирующих
дросселей, выпрямительных установок, элементов вычислительных
аппаратов, работающих при повышенных частотах.
Нормируемые свойства сплава ЗЗНКМС в постоянном и перемен-
ном поле (ЧМТУ-1-902—70) следующие:
В32,Гс ....... . >13000
^6/2400, Вт/кг • • • • • '''10
Р1,5/2400' Вт/кг • • • > <15
Р10/2400' Вт/кг' • • • ' <32
₽12/2400’ Вт/кг ' ' • ' <33
Плотность сплава ЗЗНКМС 8,3 г/см3; удельное электрическое со-
противление 0,7 (Ом-мм2)/м.
4. СПЛАВЫ С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЕТЛЕЙ
ГИСТЕРЕЗИСА
Общая характеристика. Сплавы имеют прямоугольную петлю гис-
терезиса (Кп=0,85—0,98), повышенную максимальную магнитную
проницаемость (40000—1200000 гс/Э); высокую индукцию насыщения
(12000—15000 Гс). Обладают кристаллографической или магнитной
текстурой. После термомагнитной обработки в поперечном магнит-
ном поле для сплавов характерен линейный ход кривой намагничи-
вания (см. раздел 7). Сплавы на основе системы Fe—Ni содержат
50—70% Ni, на основе системы Fe—Ni—Со содержат 35—40% Ni
и 25—30% Со. Для получения определенного сочетания магнитных,
электрических и механических свойств их легируют хромом, крем-
нием, молибденом, медью (табл. 29—33).
Назначение. Сплавы с прямоугольной петлей гистерезиса — сер-
дечники магнитных усилителей, бесконтактных реле, контактных вы- ;
прямителей, дросселей, модуляторов, импульсных трансформаторов, ,
магнитные элементы счетно-решающих устройств, вычислительных
аппаратов.
Сплавы с линейным ходом кривой намагничивания — сердечники
аппаратуры связи, измерительных трансформаторов.
Основные технологические данные. Сплавы текстурованные, при ‘
толщине 0,1—0,005 мм обладают анизотропией магнитных свойств.
При намагничивании в направлении, совпадающем с направлением
холодной деформации, сплавы имеют наивысшие магнитные свой-
ства. Сплав 50НП характеризуется двумя направлениями легкого
намагничивания вдоль и поперек прокатки. Сплавы можно подвер- ‘
гать обработке давлением, резке и сварке. Применяют в термически
обработанном состоянии. Чувствительны к механическим напряже-
ниям, которые в зависимости от величины могут приводить к не-
обратимому ухудшению свойств.
Сплавы не подвержены коррозии при температуре 25+10° С и
относительной влажности не более 40%.
76
ТАБЛИЦА 29. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
Ni Si Сг Со Мо
1 2 3 4 5 6 7
50НП, 50НПУ, 50НП-ВИ, 50НП-ВИУ, 50НП-ЭЛ, 50НП-ПД 49,0—50,5 — — — — Холоднокатаная лента, 0,01— 0,1 мм (ГОСТ 10160—62). Холоднокатаная лента, 0,005— 0,01 мм (ЧМТУ 975—63)
65НП 64,5—66,0 — — — — Холоднокатаная лента, 0,02— 0,50 мм (ГОСТ 10160—62)
68НМП, 68НМП-ВИ 67—69 — — — 1,5—2,5 Холоднокатаная лента, 0,02— 0,20 мм (ТУ 968—63)
34НКМП 33,5—35,0 — — 28,5—30,0 2,8—3,2 Холоднокатаная лента, 0,02— 0,50 мм (ГОСТ 10160—62)
35НКХСП 35НКХСП-ЭЛ, 35НКХСП-ВИ 35—37 0,8—1,2 1,8—2,2 27—29 Холоднокатаная лента, 0,005— 0,5 мм (ЧМТУ 1466—67)
37НКДП, 37НКДП-ВИ 35—37 — 2,8—3,2 Си 25—27 — Холоднокатаная лента, 0,005— 0,5 мм (ТУ 14-222-3—71)
40НК.МПЛ (ЭП656) 39,5—40,5 — — 24,5—26,0 3,9—4,1 Холоднокатаная лента, 0,005— 0,1 мм (ТУ 14-1-155—72)
79НМ 78,5—80,0 — — — 3,8—4,1 Холоднокатаная лента, 0,01 и 0,02 мм (ТУ 14-222-29—73)
80Н2М 79,6-81,2 — — — 2,5-2,8 Холоднокатаная лента, 0,02 мм (ВТУ 6—70)
Примечание. Сплав 65НП в новых разработках применять не рекомендуется.
•м ТАБЛИЦА 30. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
ДОарка сплава Толщина, мм Иа, Гс/Э ^т, Гс/Э нс, э, не более
не ме „нее
1 2 3 4 5
50НП 0,02 0,05 0,01 500—1000 500—1000 700 35 000 35 000 20 000 0,25 0,23 0,4
50НПУ 0,02 0,05 500—1000 500—1000 40 000 60 000 0,20 0,18
50НП-ВИ 0,05 — 75 000 0,15
50НПУ-ВИ 0,05 — 80 000 0,14
65НП 0,02—0,04 0,05—0,08 0,10—0,18 0,2—0,3 0,35—0,50 300—1500 500—2000 500—2000 500—2000 500—2000 70 000 100 000 200 000 250 000 300 000 0,08 0,04 0,035 0,03 0,03
0,02 0,08 — 200 000 600 000 0,05 0,03
68НМП 0,05—0,09 0,10—0,20 — 250 000 300 000 0,07 0,05
Bs' Гс к _ Вт кп~~ Вт ГОСТ нли ТУ
6 7 8
15 000 0,85 0,83 ГОСТ 1Q160—62 ЧМТУ 97р- 63
15 000 0,90 ГОСТ 10160—62
15 000 0,92 ЧМТУ 1-488—68
15 000 0,93 ЧМТУ1-488—68
13 000 0,90 ГОСТ 10160—62
11 500 0,90 ТУ 14-1-267—72
11 500 0,95 ТУ 968—63
34НКМП 0,02—0,04 0,05—0,08 0,10—0,18 0,20—0,50 500—1000 800—1500 1000—2000 1500—3000 40 000 60 000 100 000 120 000
35НКХСП 0,005 0,02—0,03 0,15—0,19 0,2—0,5 __ 15 000 40 000 100 000 120 000
37НКДП 0,02—0,04 0,05—0,08 0,10—0,18 — 100 000 250 000 250 000
40НКМПЛ 0,010 0,020 0,10 — 100 000 200 000 400 000
79НМ 0,010 — —
0,020 — —
80Н2М 0,020 — —
0,2 0,15 0,10 0,08 15 000 0,90 0,87 0,85 0,85 ГОСТ 10160—62
1,0 0,2 0,1 0,08 13 500 0,90 0,85 0,80 0,80 ЧМТУ 1466—67
0,12 0,05 0,04 15 000 0,93 0,95 0,93 ТУ 14-222-3—71
0,08 0,05 0,03 13 500 0,93 ТУ 14-1-155—72
0,04— 0,08 0,03— 0,05 Br > 7000 > 0,75 4- 4- 0,70 ТУ 14-222-29—73
0,06 Bj > 71004 ч- 7200 Br/B1 > > 0,85 ВТУ 6—70
Cg ТАБЛИЦА 31. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ
Марка сплава Среда отжига Температура. °C, и скорость нагрева Выдержка, ч Скорость охлаждения
50НП, 50НПУ, 50НП-ВИУ, 79НМ, 80Н2М Вакуум с давлением 10~3 мм рт. остаточным не более ст. 1100—1150, по 400—500 град/ч 1- от сы 3 в зависимости размера и мас- садки До 600° С по 1001— 200 град/ч, до 200° С не более 400 град/ч
I операция
65НП, 68НМП, 34НКМП, 37НКДП, 35НКХСП, 40НКМПЛ Вакуум с остаточным давлением не более 10—3 мм рт. ст. или водо- род с точкой росы не бо- лее —50° С 1100—1200, по 400—500 град/ч 1- от сы 3 в зависимости размера и мас- садки До 600° С по 100 град/ч, затем не более 400 град/ч
II операция
Та же среда с наложени- ем продольного магнит- ного поля напряжен- ностью 10—15 Э 600—650 0,5—1 в зависимо- сти от размера и массы садки ' До 200° С по 25— 100 град/ч в магнит- ном поле
Примечания: 1. Для повышения гарантированного уровня магнитных свойств сплава 50НП на 10—15% рекомендуется прово-
дить дополнительный отжиг в магнитном поле (операция II). 2. Прн отжиге операции I и II можно совместить.
1080
сх ТАБЛИЦА 32. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава /<, эрг/см3 р. Ом-мм2 г/см3 ес °C НВ °в- кгс/мм2 °т- кгс/мм2 б, % Ф, % Е, кгс/мм2
м
50НП 0,45 8,2 500 170/130 72/46 72/16 3,0/37 18/60 1,63-10*
65 НП —16X1 о3 20 XI О-6 0,25 8,35 600 200/130 91/55 87/14 3,0/43 11/- 1,92-10*
68НМП 40Х103 — 0,45 8,4 580 230/120 97/54 -/16 2,9/50 6,0/— —
34НК.МП — — 0,50 8,5 580 156/130 96/55 92/— — 4/42 —
35НКХСП — — 0,60 8,4 560 170/130 90/52 89/17 3,5/40 1,7-10*
37НКДП —— — 0,30 8,4 570 160/120 85/48 85/15 3,5/40 1,75-10*
40НКМПЛ — — 0,55 8,55 600 —/100 65/55 30/17 4/50 1,79-10*
Примечание. В числителе приведены свойства сплавов до термической обработки, в знаменателе — после нее.
ТАБЛИЦА 33. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава ТКЛР (ахЮ® град в интервале температур, °C К кал/(с-см. °C) с, кал/°С
20—100 20—200 20—300 20—400 20—500
50НП 8,9 9,2 9,2 9,2 9,4 0,037 0,120
65НП 11,8 12,2 12,5 12,9 13,2 — —
34НКМП 10,6 11,2 11,3 11,6 11,9 — —
35НКХСП 10,8 11,3 11,4 11,6 11,8 — —
37НКДП 10,9 11,5 11,7 12,0 12,2 — —
40НКМПЛ 11,0 11,2 11,6 11,9 12,1 — —
Текстурованные сплавы имеют повышенную температурную ста-
бильность магнитных свойств в интервале от —60° до 200° С и по-
вышенную стойкость к воздействию радиации.
Структура — однофазный твердый раствор с г. ц. к. решеткой
(у-фаза). Сплавы не подвержены старению.
Сплавы 50НП, 50НП-ВИ, 50НП-ЭЛ, 50НП-ПД
(табл. 34—36; рис. 80—93)
Характерные особенности — наивысшая индукция насыщения
(15000—16000 Гс), высокое значение максимальной магнитной про-
ницаемости (35000—400000 Гс/Э), прямоугольная петля гистерезиса
(Дп = 0,85—0,98).
Сплав с кристаллографической текстурой (100) [001]. Совершен-
ная кубическая текстура образуется в результате холодной прокатки
с высокой степенью обжатия (98—99%) при последующей термичес-
кой обработке. Кубическая текстура (100) [001] характеризуется
двумя направлениями легкого намагничивания (вдоль и поперек про-
катки) . Уровень магнитных свойств в указанных направлениях яв-
ляется наивысшим.'
Преимущественное применение — сердечники магнитных усилите-
лей и реакторов для мощных механических выпрямителей, трансфор-
маторы аппаратуры связи. Сплав с повышенной применяется в
качестве сердечников аппаратуры магнитной записи и особо точной
аппаратуры связи.
ТАБЛИЦА 34. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 50НП
В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Тол- щина, мм Нб’ Гс/Э Гс/Э э Bs’ Гс II 1 to 3 р
50НП 0,02 35 000— 0,25— 15 000— 0,85—0,95
90 000 0,12 15 400
0,05 — 35 000— 0,23— 0,85—0,97
120 000 0,11
50НП-ВИ 0,05 — 80 000— 0,14— 15 00 0— 0,93—0,98
150 000 0,08 15 400
50НП-ЭЛ 0,01 — 100 000— 0,12— 15 500 — 0,95
180 000 0,07 16 000
0,02 — 170 000— 0,12— 0,94—0,98
270 000 0,05
0,05— — 170 000— 0,1 — 0,94—0,98
0,1 340 000 0,03
50НП-ПД 0,01 500— 360 000 0,04 1 5 600— 0,93—0,97
1000 16 000
0,02 1000— 200 000— 0,06- 0,95—0,98
2000 400 000 0,04
0,05— 15 000— 150 000— 0,08— 0,6—0,7
0,1 50 000 300 000 0,02
82
ТАБЛИЦА 35. МАКСИМАЛЬНАЯ МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
СПЛАВА 50НП В ПЕРЕМЕННЫХ ПОЛЯХ
Толщи- на, ММ у, при частоте’ Гц
0 50 400 1000 2400 4800 9600
0,02 35 GOO- 75 000 — 35 GOO- 55 000 30 000— 50 000 30 000— 40 000 25 GOO- 35 000 25 000— 30 000
0,05 50 000— 115 000 — 30 000— 45 000 30 000— 40 000 20 000— 25 000 15 000— 20 000 10 GOO- 15 000
0,1 60 GOO- 75 000 — 30 000— 40 000 25 000— 30 000 15 000— 20 000 10 GOO- 15 000 6000— 7000
ТАБЛИЦА 36. ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ СПЛАВА 50НП
ОТ ЧАСТОТЫ
Толщи- на, MM В, Гс A Дж/кг P, Вт/кг, при частоте, Гц
50 400 1000 . 2400 4800 9600
0,02 5 000 0,0025— 0,003 0,13— 0,17 1.5— 2,0 4,0— 4,5 10—12 25—30 60—75
10 000 0,0045— 0,0065 0,3— 0,45 3,5— 4,5 10—12 30—35 70—80 160— 200
0,05 5 000 0,0015— 0,002 ОП- ОЛЗ 1.0— 2,0 3,5- 5,0 10—15 20—35 60— 100
10 000 0,0050— 0,007 0,2— 0,35 2,5— 4,5 10—15 30—40 80— 100 250— 300
0,1 5 000 0,0012— 0,0013 0,1 — 0,4 1,5— 2,0 4,5— 6,0 14,0— 15,0 — —
10 000 0,003— 0,006 0,2— 0,4 —, — —• — —'
Рис. 80. Зависимость максимальной индукции, коэрцитивной силы и прямо-
угольности петли гистерезиса сплава 50НП (толщина 0,05 мм) от намагничива-
ющего поля (Ц^—55000 Гс/Э)
6х 83
Рис. 81. Зависимость максимальной индук-
ции, коэрцитивной силы и прямоугольности
петли гистерезиса сплава 50НП (толщина
0,05 мм) от намагничивающего поля
Рис. 82. Петли гистерезиса сплава 50НП-ВИ (тол-
щина 0,05 мм) при различных температурах:
1 — 20° С; 2 —минус 60° С; 3 — 60° С; 4— 120° С
Рис. 83. Петли гистере-
зиса сплава 50НП-ПД
(толщина 0,02 мм) при
различных температурах:
/ — 20° С; 2 — минус 60° С;
3 — 60° С; 4— 120° С
Рис. 84. Петли перема-
гничивания сплава 50НП
(толщина 0,05 мм) в по-
стоянном (штриховые
линии) и переменном
(сплошные линии) полях
при частоте 50 Гц (jxm =
= 60000 Гс/Э)
В,кГс
Рис. 85. Петли перемагничивания спла-
ва 50НП (толщина 0,02 мм) в постоян-
ном (штриховые линии) и
(сплошные линии) полях
50 Гц (^ =50000 Гс/Э)
Рис. 86. Зависимость магнитной
проницаемости сплава 50ЫП
(толщина 0,05 мм) от индукции:
1 — плазменно-дуговая
(ц6 =40 000; р-т =280 000
2 — электроннолучевая
(р-5 =6000, р-.
переменном
при частоте
плавка
Гс/Э);
плавка
=320 000 Гс/Э)
Р,Вт1кг
Рис. 87. Зависимость
потерь сплава 50НП
0,05 мм)
= 70000 Гс/Э)
удельных
(толщина
от индукции (Ц/п=
86
Рис. 88. Зависимость
магнитной проницаемо-
сти сплава 50НП (тол-
щина 0,02 мм) от индук-
ции при частоте 400 Гц
при различных темпера-
турах (рт = 50000 Гс/Э)
Рис. 89. Зависимость магнитной проницае-
мости сплава 50НП (толщина 0,02 мм) от
индукции при частоте 4000 Гц (цт =
= 50000 Гс/Э) при различных температурах
D.BmJia
Рис. 90. Зависимость удельных потерь сплава
50НП от индукции при частоте 50 Гц
Р,вт/кг
Рис. 91. Зависимость удельных потерь сплава 50НП
(толщина 0,02 мм) от индукции при различных темпе-
ратурах (частота 400 Гц):
/ — 20° С; 2 —минус 60°С, 3—юо° С; 4 —200° С; 5 — 300° С
Рис. 92. Зависимость удельных потерь сплава 50НП (тол-
щина 0,02 мм) от индукции при различных температурах
(частота 4000 гц)
Рис. 93. Магнитная прони-
цаемость сплава 50НП (тол-
щина 0,02 мм) в постоянном
поле и при частоте 50 Гц
89
Сплавы 65НП, 68НМП, 68НМП-ВИ, 37НКДП,
37НКДП-ВИ (табл. 37—40; рис. 94—106)
Характерная особенность — высокая максимальная магнитная
проницаемость (100000—1200000 Гс/Э), прямоугольная петля гисте-
резиса (Лп = 0,90—0,98).
ТАБЛИЦА 37. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 65НП, 68НМП,
37НКДП, 37НКДП-ВИ В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Толщина, мм Гс/Э нс, э BS' Гс к = п в пг
65НП 0,1 200 000— 600 000 0,005— 0,002 13 500 0,9—0,95
68НМП 0,02 200 000— 400 000 0,05— 0,03 11 500— 12 000 0,90—0,98
68НМП-ВИ о,об- од 800 000— 1 200 000 0,012 11 SOO- 12 000 0,94—0,96
37НКДП 0,02 0,05 100 000— 450 000 250 000— 600 000 0,12— 0,04 0,05— 0,03 15 000— 15 700 0,93—0,98 0,95—0,97
37НКДП-ВИ 0,10 0,02 0,05 од 250 000— 650 000 600 000 750 000 800 000 0,04— 0,02 0,03 0,02 0,02 15 800 0,93—0,96 0,98 0,97 0,96
ТАБЛИЦА 38. ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ СПЛАВА 65НП ТОЛЩИНОЙ 0,35 мм
ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Напряжения, кгс/мм2 Изменения, %, к исходному состоянию при а = 0 Напряжения, кгс/мм2 Изменения, %, к исходному состоянию при а = 0
Нс Sr Нс Вг
Поперечные сжимающие: 0,25 . . . 0,5 ... —91 —94 4-130 + 190 —64 —69 Продольные растягиваю- щие: 5 . . + 18 —18 —9
0,75 . . . —95 +230 —69 10 ... . +35 —34 —90
1АБЛИЦА 39. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 68НМП
в ПОСТОЯННОМ ПОЛЕ И ПРИ ЧАСТОТЕ 50 Гц
Толщи- на, мм Гс/Э Гс/Э э э Р 10/гХ Х50, Вт/кг Р 10/50’ Вт/кг ₽10/гх50 Р ’% 10/50
0,02 230 000 90 000 0,04 0,10 0,035 0,24 14,5
0,05 280 000 100 000 0,018 0,08 0,05 0,20 25
0,1 550 000 86 000 0,01 0,1 0,02 0,20 10
ТАБЛИЦА 40. МАКСИМАЛЬНАЯ МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
СПЛАВОВ 65НП, 68НМП В ПЕРЕМЕННЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Толщи- на, мм при частоте, Гц
0 50 400 1000 2400 4800
65НП 0,02 120 ООО- ПО 000 55 000 20 000— 25 000 11 000— 15 000 10 000— 15 000 10 000— 15 000
0,03 145 000 55 000 20 000 15 000 15 000 9 000
0,05 190 000— 250 000 50 000 25 000— 30 000 20 000 15 000— 20 000 10 000— 15 000
0,1 200 000 55 000 35 000 22 000 10 000 8 000
68НМП 0,02 200 000— 250 000 90 000 25 000— 30 000 15 000— 20 000 15 000— 30 000 —
0,05 300 000— 350 000 100 000 30 000— 50 000 20 000— 40 000 15 000— 30 000 —
0,1 550 000— 650 000 85 000 30 000— 40 000 20 000— 30 000 10 000— 30 000 8 500— 20 000
Согласно ГОСТ 10994—64, сплав 65НП в новых разработках
применять не рекомендуется. Это связано с большой частотной зави-
симостью магнитных свойств, высокими удельными потерями, обус-
ловленными малым удельным электросопротивлением.
В результате термомагнитной обработки в продольном магнит-
ном поле в этих сплавах возникает индуцированная одноосная ани-
зотропия. Намагничивание образца происходит одинаково легко в
обоих направлениях вдоль этой оси, достигается наивысший уровень
магнитных свойств, петля гистерезиса становится прямоугольной.
Преимущественное применение — сердечники бесконтактных маг-
нитных элементов высокой чувствительности и точности.
91
Рис. 94. Зависимость максимальной индукции, коэрцитив-
ной силы и прямоугольности петли гистерезиса сплава 65НП
(толщина 0,1 мм) от величины намагничивающего поля
(jxm=220000 Гс/Э)
Рис. 95. Петли гистерезиса
сплава 37НКДП (толщина
0,1 мм) при различных темпе-
ратурах, °C:
1 — 20; 2 — минус 60; 3—150
Рис. 96. Петли перемагничивания
сплава 65НП (толщина 0,02 мм)
в постоянном (штриховые линии)
и переменном (сплошные линии)
полях при частоте 50 Гц (Цт =
= 135000 Гс/Э)
92
Рис. 97. Петли перемагничивания сплава 65НП (толщина
0,05 мм) в постоянном (штриховые линии) и переменном
(сплошные линии) полях при частоте 50 Гц (ита = 240000 Гс/Э)
Рис. 98. Магнитная проницае-
мость сплава 65НП (толщина
0,02 мм) в постоянном поле и при
частоте 50 Гц
Рис. 99. Кривые намагничива-
ния сплава 68НМП (толщина
0,05 мм, = 700000 Гс/Э,
В,,/В,„:=0,96)
93
Рис. 100. Зависимость магнитной про-
ницаемости сплава 68НМП толщиной
0,1 (р-т=700000 Гс/Э) и 0,05 мм (Р-т=
=300000 Гс/Э) при различных частотах
Р,Вт/кг
Рис. 101. Зависимость удельных по-
терь от индукции сплава 68НМП
толщиной 0,1 (сплошные линии) и
0,05 мм (штриховые линии)
Рис. 102. Зависимость магнитной про-
ницаемости сплава 37НКДП толщиной
0,1 (сплошные линии, ,<-т =500000 Гс/Э)
И 0,02 мм (штриховые линии, р/п =
=200000 Гс/Э) от индукции при раз-
личных частотах
Р,Вт!кг
Рис. ЮЗ. Зависимость удельных
потерь сплава 68НМП (толщина
0,1 мм) от индукции при раз-
личных частотах
=640000 Гс/Э)
94
Р,Вт/кг
Р,Вт/ке
Рис. 105. Зависимость удельных по-
терь сплава 68НМП (толщина
0,02 мм) от индукции при различ-
ных частотах (р-т= 200000 Гс/Э)
Рис. 104. Зависимость удельных потерь
сплава 68НМП (толщина 0,05 мм) от
ичдукции при различных частотах
р. т =345000 Гс/Э)
Рис. 106. Зависимость
удельных потерь спла-
ва 37НКДП (толщина
0,05 мм) от индукции
и частоты
Сплавы 34НКМП, 35НКХСП, 35НКХСП-ВИ,
35НКХСП-ЭЛ, 40НКМПЛ (табл. 41; рис. 107—125)
Характерная особенность — высокая максимальная магнитная
проницаемость (40000—800000 Гс/Э), прямоугольная петля гистере-
зиса (0,85—0,98), высокое удельное электросопротивление [0,5—
0,6 (Ом-мм2)/м]. В результате термомагнитной обработки в про-
Рис. 107. Зависимость максимальной индукции, ко-
эрцитивной силы и прямоугольности петли гистере-
зиса сплава 34НКМП от намагничивающего поля
(толщина 0,1 мм)
Рис. 108. Изменение ма-
гнитных свойств сплава
34НКМП (толщина 0,35
мм) в постоянном поле
под действием продоль-
ных растягивающих на-
пряжений
дольном магнитном поле в сплавах возникает индуцированная од-
ноосная анизотропия. Намагничивание образца происходит одина-
ково легко в обоих направлениях вдоль этой оси, достигается наи-
высший уровень магнитных свойств.
Преимущественное применение — сердечники бесконтактных маг-
нитных элементов высокой чувствительности и точности, работаю-
щих при повышенных частотах.
96
Рис, 109. Относи-
тельные измене-
ния магнитных
свойств сплава
35НКХСП от тем-
пературы к их зна-
чениям при 20° С
(толщина 0,1 мм)
Рис. НО. Зависимость магнитных свойств сплава 34НКМП
от толщины ленты:
! — максимальная проницаемость в постоянном поле; 2 — то же, при частоте
50 Гц; 3 — приведенные потери на гистерезис; 4— полные потери при частоте
50 Гц; 5 — коэрцитивная сила в постоянном поле; б—то же, при частоте 50 Гц;
7— прямоугольность в постоянном поле при индукции 10 кГс; 8 — то же, при
частоте 50 Гц
7—1080
97
Рис. 111. Петли перемагни-
чивания сплава 34НКМП
(толщина 0,1 мм) в посто-
янном (штриховые линии)
и переменном (сплошные
линии) полях при частоте
50 Гц (цт = 130000 Гс/Э)
Рис. 112. Петля гистере-
зиса сплава 35НКХСП-
ВИ (толщина 0,1 мм)
после термической обра-
ботки в продольном маг
нитиом поле
Рис. 113. Кривые намагничивания сплава 35НКХСП
(толщина 0,1 мм, i.i,n = 455000 Гс/Э)
98
Рис. 114. Кривые намагничивания сплава
35НКХСП (толщина 0,05 мм)
Рис. 115. Зависимость магнит-
ной проницаемости (Гс/Э) спла-
ва 34НКМП (толщина 0,1 мм)
от индукции (jxm = 130000 Гс/Э)
Рис. 116. Зависимость магнит-
ной проницаемости сплава
34НКМП (толщина 0,05 мм) от
индукции (|Лт= 130000 Гс/Э)
7*
99
Рис. 117. Зависимость
проницаемости сплава
(толщина 0,1 мм) от
(р-т = 200000 Гс/Э)
Р,Вт/кг
магнитной
35НКХСП
индукции
Рис. 118.
магнитной
35НКХСП
ты
Зависимость комплексной
проницаемости сплава
(толщина 0,1 мм) от часто-
Рис. 119. Зависимость удельных потерь сплава 34НКМП толщиной 0,1 ( цт=
=205000 Гс/Э); 0,05 (лт=13СС00 Гс/Э) и 0,02 мм -125000 Гс/Э) от частоты
при индукции 10 кГ;.
Рис. 120. Зависи-
мость удельных
потерь сплава
34НКМП толщи-
ной 0,1 (|Хт =
= 205000 Гс/Э) и
0,05 ММ (|Хт =
= 130000 Гс/Э) от
индукции
Р,Вт-кг
Рис. 121. Зависимость
удельных потерь
сплава 35HKXCII тол-
щиной 0,1 (штрихо-
вые линии) и 0,05 мм
(сплошные линии) от
индукции при различ-
ных частотах
101
Р,вт/кг
Рис. 122. Зависимость удельных пот
сплава 35НКХСП (толщина 0,05 мм)
индукции при различных частотах
Р,.Вт/кг
удельных потерь сплава
40НКМПЛ (толщина
0,1 мм) от индукции при
различных частотах
Рис. 124. Петля гистере-
зиса сплава 40НКМПЛ
(толщина 0,05 мм)
Рис. 125. Кри-
вые намагничи-
вания сплава
40НКМПЛ (тол-
щина 0,1 мм)
ТАБЛИЦА 41 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Толщина, мм Гс/Э не, Э вз, Гс к Вг т
34НКМП 0,02 0,05 40 000—170 000 60 000—180 000 0,2—0,07 0,05—0,06 15 000 0,9—0,95 0,87—0,90
35НКХСП 0,02 0,05 0,1 40 000—100 000 150 000 100 000—300 000 0,2—0,1 0,07 0,1—0,03 13 500 0,85—0,90 0,90 0,80—0,90
35НКХСП-ВИ 35НКХСП-ЭЛ 0,01 0,02 0,05 0,10 150 000 200 000 500 000 560 000—600 000 0,08 0,06—0,05 0,03—0,02 0,03—0,025 13 500 0,95 0,92—0,94 0,93 0,93—0,94
40НКМПЛ 0,01 0,02 0,05 0,1 100 000—200 000 200 000—450 000 300 000—600 000 400 000—700 000 0,08—0,06 0,06—0,04 0,06—0,02 0,03—0,02 14000 0,93 0,93 0,92—0,97 0,93
103
Сплавы 79НМ, 80Н2М
(табл.42)
Характерные особенности. Сплавы толщиной 0,01—0,02 мм — пря-
моугольная петля гистерезиса (Яп = 0,70—0,85) и высокое значение
максимальной проницаемости (60000—100000 Гс/Э), время перемаг-
ничивания в импульсных полях (0,5—1,7 Э-мк-с).
ТАБЛИЦА 42. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 79НМ и 80Н2М
Марка спла- ва Толщина, мм СО и $ А e/»j о cq и cq •s© О'* <хг| Вд II с к ссГ| щ н S Э-мкс W’
79НМ 0,01 14000— 25 000 55000— 80 000 0,04— 0,08 7000— 7700 6500— 7200 75—80 0,5— 0,8 1,05— 1,25
0,02 16000— 32 000 80000— ПО 000 0,03— 0,05 7000— 7700 6500— 7200 70—80 80-85 1,25— 1,6 1,05— 1,25
80Н2М 0,02 6500— 11 000 75000— 100 000 0,05— 0,06 7000— 8000 7000— 8100 85—87 91—94 1,3— 1,7 1,3- 1,6
П реимущественное применение — сердечники магнитных усили-
телей.
5. СПЛАВЫ С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЕТЛЕЙ
ГИСТЕРЕЗИСА
(МИКРОННЫЕ ТОЛЩИНЫ) ' I
Общая характеристика. Сплавы обладают высокой прямоуголь- Ц
ностью петли гистерезиса с малым временем перемагничивания в им- к
пульсных полях в виде ленты толщиной 0,0005—0,01 мм. Такими к
свойствами обладают типовые сплавы 79НМ и 77НМД и специаль- В
но разработанные сплавы для тончайших лент 80Н2М и 80НЮ. f
В постоянных полях определяют по петле гистерезиса, измерен- ..
ной в полях Ят=5-М0 Яс (рис. 126), следующие параметры: мак-
симальную индукцию Вт, соответствующую полю Ят; остаточную
индукцию Вг; коэрцитивную силу Нс, а также обобщенные характе-
ристики прямоугольности и квадратности петли гистерезиса: коэф-
фициент прямоугольности Kci = BrlPm: коэффициент «старта» ЯСт/Яс '
коэффициент «финиша» Яф/Яс. Поле «старта» и поле «финиша»
определяют как поля, соответствующие индукциям ВСТ=(ВГ—ДВ)
и Вф = +Вг, где ДВ = Вт—Вт.
Свойства сплавов в импульсных полях характеризуют коэффици-
ентом переключения 5Ю и пороговым полем Яс, которые определя-
ют графически по характеристике 1/т=/(Я). Данную характеристи-
ку получают при перемагничивании образца прямоугольными им-
пульсами поля Яи и измерении времени перемагничивания т образца, -
которое отсчитывается на уровне 0,1 от амплитуды выходного сиг-
нала.
104
Коэффициент переключения Sw определяют из уравнения
Sw = t(HH — //0) = ctg<p (1)
как котангенс угла наклона характеристики 1/т = /(Яи). Пороговое
поле Но определяется точкой пересечения прямой, аппроксимирую-
щей импульсную характеристику 1/т, с осью напряженности поля Нп.
Рис. 126. Характери-
стики сердечника с
прямоугольной пет-
лей гистерезиса:
1 — петля гистерезиса;
2 — кривая импульсного
перемагничивания
По мере уменьшения толщины ленты менее 0,01 мм наблюдаются
существенные изменения формы петли гистерезиса, при этом увели-
чивается коэрцитивная сила, прямоугольность и квадратность петли,
уменьшаются начальная и максимальная проницаемость (рис. 127).
Физические свойства и технологические данные сплавов описаны
в п. 1 и 4.
Структура. Магнитная доменная структура лент толщиной
0,0005—0,01 мм является переходной от трехмерной, характерной
для массивных материалов, к двумерной, наблюдаемой для тонких
пленок. С уменьшением толщины лент и доменная структура, и маг-
нитные свойства приближаются к свойствам пленок.
Назначение — малогабаритные ленточные магнитные сердечники
(микронные сердечники) переключающих устройств: логических эле-
ментов, регистров сдвига, триггерных схем, т. е. таких устройств,
в которых магнитные сердечники подвергаются воздействию полей,
в несколько раз превышающих коэрцитивную силу. Основные пре-
имущества микронных сердечников перед ферритовыми — лучшая
температурная стабильность, более высокая максимальная частота
перемагничивания, более низкие перемагничивающие поля, большее
отношение сигнала к помехе. Эти преимущества обеспечивают высо-
кую надежность и быстродействие при работе переключающих
устройств.
105
В последние годы имеются удачные попытки создания запоми-
нающих и логических ленточных плат с использованием методов
печатного монтажа. Перспективным является применение лент для
Рис. 127. Зависи-
мость магнитных
свойств сплава
79НМ от толщины
ленты
так называемых массовых памятей, т. е. памятей огромного объема,
и относительно невысокого быстродействия вместо ферромагнитных
пленок, полученных методом напыления в вакууме или электриче-
Рис. 128. Зависимость
коэффициента прямо-
угольности (1) и ко-
эрцитивной силы (2)
сплава 79НМ (толщи-
на 0,003 мм) от тем-
пературы термиче-
ской обработки
ского осаждения. Решающим фактором здесь является хорошая вос-
производимость микронных лент, а также высокая однородность по
химическому составу и геометрическим размерам (табл. 43—48).
ТАБЛИЦА 43. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ*, %, И СОРТАМЕНТ
Марка сплава Ni Мо А1 d, мм Ad, мм ТУ
80НЮ 79,2—80,0 2—3 0,003
80Н2М 79,6—81,2 2,5—2,8 — 0,002 + 0,0002 ТУ/ЛСПЗ № 67—71
79НМ См. табл. 5 — 0,003 0,002 0,0015 + 0,0003 + 0,0002 + 0,00015 ТУ/ЛСПЗ № 35-69 ТУ/ЛСПЗ № 15—67 ТУ/ЛСПЗ № 15—67
77НМД То же 0,003 0,002 0,0015 + 0,0003 + 0,0002 + 0,00015 ТУ/ЛСПЗ № 19—67 ТУ/ЛСПЗ № 15—67 ТУ/ЛСПЗ № 15—67
Примечание. Длина ленты>10 м; ширина 20—40 мм. d — толщина ленты, Ad — допускаемые отклонения по толщине. Лента
может быть поставлена шириной, кратной 10 мм в указанных пределах. Ленту толщиной 0,001—0,0005 мм выпускают в лабораторных
условиях шириной 6—8 мм.
Остальное железо.
ТАБЛИЦА 44. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
Марка сплава Толщина, мм Ис, Э Гс лп, % | Нст/нс Э-мкс ТУ
не бо лее не менее
79НМ 0,003 0,12 — 6000 90 — — ТУ/ЛСПЗ № 35—69
77НМД 0,003 0,09 — 5000 90 — — ТУ/ЛСПЗ № 19—67
80Н2М 0,002 0,1—0,3 2,0 — 93 0,8 0,4 ТУ/ЛСПЗ № 67—71
Примечание. Магнитные свойства сплавов 79НМ и 77НМД толщиной 0,002 и 0,0015 мм факультативны.
ТАБЛИЦА 45. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЛЕНТ ТОЛЩИНОЙ 0,005--0,0015 мм В ПОСТОЯННЫХ И ИМПУЛЬСНЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Толщина, мм НСУ 3 Гс Хп.5Нс, % SW, э’мкс
79НМ 0,003 0,08-0,12 6000—6300 90—91 0,35
0,0015 0,15 6000—6300 92 — — 0,31
77НМД 0,003 0,06—0,09 5500 90—92 0,83 1,6—1,9 0,3
0,0015 0,12 5500 93 — — 0,29
81НМА 0,003 0,15 5500 88—90 0,7—0,8 1,7—2,3 0,3
80НЮ 0,003 0,5-1,0 8000 90—91 0,9—0,95 1,1 —1,3 0,37—0,43
80Н2М 0,005 0.06—0,1 6600—7100 92—94 0,85—0,95 1,6—2,4 0,45—0,52
0,003 0,1—0,15 6600—7100 92—94 — 0,32—0,42
0,002 0,17—0,26 6600—7100 93—95 0,8—0,9 1,2—2,0 0,3—0,4
0,0015 0,25—0,35 6600—7100 94—96 0,75—0,85 1,1—1,4 0,31—0,37
65НП 0,003 0,25—0,3 12 500 95—96* — — 1,1 —1,2
50НП 0,003 0,35—0,4 14 000 90—91 — — 1,0—1,1
34НКМП 0,003 0,5—0,6 11 000 95—96* — — 1,2
68НМП 0,003 0,2—0,25 11 000 94—95* — — 1,0—1,1
Примечание. Ленты толщиной 0,003—0,0015 мм из сплавов 79НМТ, 80НЮ, 68НМП, 34НКМП, 50НП н 65НП выпускаются по сог-
ласованию с заказчиком.
* После термомагинтной обработки.
ТАБЛИЦА 46 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ
Марка сплава Среда отжига Скорость нагрева, °С/ч Темпера- тура, °C Вы- держ- ка, ч Скорость охлажде- ния. град/ч
79НМ Вакуум с остаточным 250—300 960 2 200—250
77НМД давлением не более 3-10-4 мм рт. ст. 250—300 960 2 200—250
80Н2М 250—300 960—980 2 100—500
ТАБЛИЦА 47. ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
СПЛАВОВ 79НМ и 77НМД ТОЛЩИНОЙ 0,003 мм
В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР ОТ (—60) ДО (4-150)° С
Марка Интервал ,to| to = р &Не д Хп, 5НС
сплавов температур, °C Нс . /0 к еи п, 5НС
77НМД 20—(—60) 7 4 2
20—60 —7 -15 — 1
20—150 —19 —34 —2
79НМ 20—(—60) 5 15 *
20—60 —3 — 11
20—150 — 12 —29 —2
Примечание. Изменение параметров для сплава 80Н2М в диапазоне
(—60)-г (+ 85)0 С для ленты толщиной 0,005 и 0,002 мм: Нс —± 12—15% » ^5Н —
= ±2—3%, коэффициент старта — менее 12%, коэффициент финиша — менее 9%,
коэффициент перемагничивания ±5—7%.
В пределах погрешности измерений.
ТАБЛИЦА 48. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ОСОБО ТОНКИХ ЛЕНТ
ТОЛЩИНОЙ ДО 0,0005 мм ИЗ СПЛАВА 77НМД
Толщина ленты, мм ' "с-э ^п, 5Нс’ 0//° «ст/"с
0,015 0,14—0,18 94—95 0,86—0,9 1,75—2,2
0,001 0,19—0,25 95—96 0,88—0,95 1,6—1,9
0,0008 0,22—0,26 95—96 0,93—0,97 1,1 — 1,25
0,0005 0,38-0,40 95—97 — —
109
При серийном изготовлении микронных сердечников большое зна-
чение имеет повторяемость магнитных свойств не только внутри од-
ной партии, но и повторяемость свойств сердечников, изготовленных
из разных плавок. Для получения однородных свойств сердечников,
изготовленных из металла с различными свойствами, рекомендуется
корректировка температуры окончательной термической обработки
(табл. 49, рис. 128).
ТАБЛИЦА 49. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА
НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 79НМ
Тол- щина, мм Темпера- тура, отжига, °C э Тол- щина, мм Темпера- тура отжига, °C НС’ фп,5Цс’%
0,003 980 0,09 91 0,0015 960 0,13 94
960 0,1 92 920 0,15 95
920 0,12 89 900 0,2 94
0,002 980 0,11 92 0,001 960 0,18 94
960 0,12 93 920 0,22 95
920 0,14 93 900 0,25 96
900 0,15 92
Примечание. Выдержка при максимальной температуре 2 ч, охлажде-
ние 200—250 град/ч.
6. СПЛАВЫ С ВЫСОКОЙ ИНДУКЦИЕЙ
МАГНИТНОГО НАСЫЩЕНИЯ
Общая характеристика. Сплавы обладают высокой индукцией
насыщения (до 24000 Гс) и высокой начальной (до 1200 Гс/Э) или
максимальной проницаемостью (до 100000 Гс/Э), малыми удельны-
ми потерями на перемагничивание, высокой магнитострикцией (до
100-10-6) и высокой точкой Кюри (до 1050° С), табл. 50.
Назначение — магнитопроводы, полюсные наконечники электро-
магнитов, сердечники соленоидов, силовых трансформаторов, маг-,
нитных усилителей, ультразвуковых генераторов и преобразовате-
лей, роторы и статоры электрических машин, телефонные мембраны,
магнитострикционные элементы в линиях задержки, искровых каме-
рах, магнитоупругие датчики, магнитопроводы в электровакуумных
приборах и магнитогидродинамических устройствах, работающих при
температурах до 1000° С.
Основные технологические данные. Можно подвергать обработке
давлением и резанием. Сплавы, содержащие 49—50% Со, после мед-
ленного охлаждения имеют низкую пластичность (удлинение ме-
нее 1%). Применяют после термической обработки в вакууме
(табл. 51). В поковках, прутках и лентах толщиной более 0,05 мм
сплавы практически изотропны. После термомагнитной обработки
наблюдается анизотропия магнитных свойств. Сплавы после терми-
ческой обработки чувствительны к механическим напряжениям.
Структура — однофазный твердый раствор с о. ц. к. (до 70% Со)
или г. ц. к. (92% Со) решеткой. Сплавы склонны к образованию упо-
рядоченной структуры при медленном охлаждении в области тем-
110
ТАБЛИЦА 50. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (%) И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Со V Сортамент ТУ
50КФ(К50Ф2) 49—51 1,5—2 Прутки н поковки, диаметр от 10 до 50 мм. ЧМТУ1-513—68
Ленты н полосы холоднокатаные, толщина 0,1—0,7 мм, ширина 65— 130 мм ТУ14-222-8—71
50КФОП207) Лента, толщина 0,2 мм, ширина до 70 мм ЧМТУ14-217—69
49КФ-ВИ (ЭП558) 48—49,5 1,3—1,8 Прутки н поковки, диаметр 10—50 мм ТУ/А7845-95—67
49КФОП581) 48—49,5 1,7—2 Лента холоднокатаная, толщина 0,1; 0,2 мм, ширина 10—70 мм ЧМТУ1-945—70
49КФ2-ВИ 48—49,5 1,7—2 Ленты и. полосы холоднокатаные, толщниа 0,10—0,70 мм, ширина 80— 250 мм ЧМТУ14-222-5—71
4ЭКФ2 (Супермендюр) 48—49,5 1,7—2 Лента холоднокатаная, толщина 0,1 мм, ширина до 80 мм ЧМТУ 1-762—68
49КФ-ВИ 48—49 1,7—2 Проволока диаметром 0,1—0,13 мм ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1472—68
Плющеная лента, толщина 0,05 мм ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1473—68
27 КХ 26,5—28,0 0,5 Сг Поковки, листы и ленты холоднока- таные, толщина 0,2; 0,35; 0,7 мм, ширина до 250 мм ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1456—67
92К 92 — Поковки, прутки, лента холоднока- таная —
05НС Лента отожженная, толщниа 0,35— 0,5 мм / ЧМТУ/ЦНИИЧМ 928—63
ТАБЛИЦА 51. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ
Марка сплава Среда отжига Темпера- тура, °C Вы- держ- ка, ч Скорость охлаждения
50КФ (К50Ф2), 49КФ (ЭП558) Вакуум с оста- точным давле- нием не более 10~3—10~4 мм рт. ст. 1100 3 50—100 град/ч до 300° С, далее про- извольно
50КФ (ЭП207) То же 800—820 3 100 град/ч до 300° С, далее с печью
50КФ (К50Ф2) » 800—820 3 50—100 град/ч до 250° С, далее с печью
49КФ (ЭП581) » 820 1—3 600 град/ч, охлаж- дение в магнитном поле или без него
49КФ2 » 820 1 600 град/ч, охлаж- дение в магнитном поле или без него
49КФ-ВИ » 700 1 600 град/ч
27КХ » 850 3. 50—100 град/ч до 300° С
92К » 800— 1100 3 То же
ператур 700—500° С, что приводит к появлению хрупкости в спла-
вах, содержащих 49—50% Со.
Сплавы 49КФ и 50КФ имеют высокую индукцию насыщения (до
23500 Гс) и высокую индукцию в средних полях, малую константу
анизотропии, высокую температуру перехода в неферромагнитное
состояние (950—980°), высокую магнитострикцию. В зависимости
от способа выплавки и чистоты исходных материалов сплавы об-
ладают различным уровнем свойств.
Сварка возможна при соблюдении специальных условий. Холод-
нокатаные ленты и листы можно штамповать или изготавливать
из них сердечники навивкой.
Сплав 50КФ (К50Ф2)
Преимущественное применение. В виде поковок и прутков — для
изготовления сердечников соленоидов, полюсных наконечников, маг-
нитопроводов аппаратуры, работающей в постоянных полях. Из лент
и полос изготавливают пакеты ультразвуковых преобразователей,
телефонные мембраны и другие магнитопроводы. Нормируемые фи-
зические свойства сплава 50КФ следующие:
112
ЧМТУ-1-513—68
/-Ль Гс
S]6, Гс
/Лэ, Гс
15 000
17 000
19 000
В38, Гс
В47, I с
В63, Гс
20 000
21 000
22 000
ТУ14-222-8—71
В|50, Гс............. 22 500 ц10, Гс/Э...............>700
ЧМТУ-4-217-69
В150, Гс.............>2250.) .................>60-10-°
Сплавы 49КФ-ВИ (ЭП558) — рис. 129
Преимущественное применение. В виде прутков и поковок — для
изготовления магнитопроводов в вакуумных приборах, магнитных
линз электронных микроскопов.
Нормируемые магнитные свойства сплава 49КФ-ВИ (ЭП558) по
ТУ/А-7845-95—67 следующие:
Рис. 129. Кривая намаг-
ничивания сплава 49КФ
(ЭП558)
В, кП
25
20
15
10
5
О 2.5 5,0 7,5 Н,Э
«ш- Гс
В16э- Гс
Гс
Л,38Э’ Гс
>18 000
>19 000
>20 000
>20 5С0
В4,э. Гс.............>21 000
В63э> Гс.............>22 000
Н Э................... <2
6С , °C . ........... 900-930
Сплав 49КФ (ЭП581)
Преимущественное применение — для изготовления роторов и ста-
торов электрических машин диаметром до 70 мм.
Нормируемые магнитные свойства сплава 49КФ (ЭП581) по
ЧМТУ 1-945—70.
Обработка без магнитного поля:
1) толщина ленты 0,1 мм — Яс> 1,75 Э; um^5500 Гс/Э; В31,2>
>22000 Гс; 2) толщина ленты 0,2 мм—Ясг£1,5 Э; um>5500 Гс/Э;
B3i,2> 22000 Гс.
8—1080
113
Обработка в магнитном поле.
1) толщина ленты 0,1 мм — Яс^1,25 Э; В31]2^22000 Гс; 2) тол-
щина ленты 0,2 мм — Яс^:1,0 Э; В3112^ 22000 Гс.
Сплав 49КФ2-ВИ
Применяют для изготовления магнитопроводов трансформаторов,
роторов и статоров электрических машин диаметром до 250 мм.
Сплавы 49КФ2
(табл. 52; рис. 130—134)
Применяют для изготовления сердечников силовых трансформа-
торов.
ТАБЛИЦА 52. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
не менее
не более
Марка
сплава
Тол-
щина,
мм
ТУ
49КФ2 0,1 20 000 21 000 22 000 0,375 25 30 ЧМТУ 1-762—69
49КФ2-ВИ 0,15— 0,2 18 500 20 500 22 000 0,75 39 — ЧМТУ14-222-5—71
0,2— 0,7 18 500 20 500 22 000 0,75 — —
0,1* 20 000 21 000 22 000 0,375 25 —
♦Термическая обработка с магнитным полем.
Рис. 130. Кривая намагничи-
вания сплава 49КФ2 (тол-
щина 0,2 мм)
Рис. 131. Зависимость коэр-
цитивной силы сплава
49КФ от толщины ленты
114
Рис. 133. Кривые намагни-
чивания сплава 49КФ2
(толщина 0,2 мм) при раз-
личных частотах
Рис. 134. Потери в сплаве
49КФ2 (толщина 0,1 мм)
при различных индукциях и
частотах
Сплав 49КФ-ВИ
Применяют в виде ленты и плющенки для изготовления магнито-
стрикционных элементов в линиях задержки и искровых камерах.
Сплав 27КХ (табл. 53—55; рис. 135—136)
Обладает высокой индукцией магнитного насыщения (до
24000 Гс), высокой температурой перехода в неферромагнитное со-
стояние (до 950° С) и более высокими механическими, особенно пла-
8’1-
115
ТАБЛИЦА 53. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 27КХ
ПО ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1456—67
Толщина, мм В31,2’ Гс в187. Гс Р15/400 ' ВТ/КГ
ие М( ^иее не более
0.2 18 000 21 500 80
0,35 18 000 21 500 100
0.7 18 000 21 500 —
Диаметр 75—100 17 500 20 500 —
ТАБЛИЦА 54. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА* СПЛАВА 27КХ
Обработка (Ув, кгс/мм2 (Ут, кгс/мм2 6, %
Ковка (образцы ЛИМ-2) 62/62 36/34 30/30
Горячая прокатка 71/59 68/35 13/22
Холодная прокатка до 0,7 мм 94/62 --/39 3/17
Холодная прокатка до 0,35 мм 110/60 — /32 2/20
* В числителе приведены свойства в исходном состоянии, в знаменателе —
после отжига 850° С, 5 ч в вакууме.
ТАБЛИЦА 55. ПОЛНЫЕ УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ
НА ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ СПЛАВОВ 49КФ2 и 27КХ
Марка сплава В, кГс Полные удельные потери на перемагничи- вание при f, Гц
50 400 1000
49КФ2* 10 1 8 22
15 1,8 15 39
18 2,2 20 50
20 2,8 27 60
27КХ** 10 3,4 35
12 — 40 200
15 6,3 64 —
18 11,2 89 —
* Образец витой из ленты толщиной 0,1 мм после термической обработки в
магнитном поле. ** Образец из колец, выштамповапных из ленты толщиной
0,2 мм, термическая обработка без магнитного поля.
116
Рис. 135. Петли гистерезиса сплава
27КХ (толщина 0,35 мм) после отжи-
га в вакууме при 850° С, охлаждение
со скоростью 100 град/ч в магнитном
поле (/) и без магнитного поля (2)
Р,вт/кг
Рис. 136. Зависимость
удельных потерь
сплава 27КХ (толщи-
на 0,2 и 0,35 мм) от
индукции
стическими свойствами, чем сплавы 49КФ и 50КФ. Практически изо-
тропен; хорошо поддается резке и обработке давлением, хорошо
штампуется.
Преимущественное применение — роторы и статоры электриче-
ских машин и другие магнитопроводы, работающие при обычных и
высоких температурах (до 900° С) и в условиях механических на-
грузок.
Сплав 92К (табл. 56)
Магнитномягкий сплав с наиболее высокой точкой Кюри (до
1050° С). Однофазен при комнатной температуре и не имеет фазо-
вых превращений до температуры плавления. Сплав характеризу-
ется низкой магнитострикцией и очень высокими пластическими
свойствами.
ТАБЛИЦА 56. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СПЛАВОВ
Свойства Марка сплава
50КФ(К50Ф2), 49КФ, 49КФ2 27КХ 92К
Физические свойства Индукция насыщения Bs, Гс . 23 500 24 000 18 300
Плотность у , г/см3 8,15 7,98 8,7
Темпераура Кюри 0С, °C . . 960 940 1050
117
Продолжение табл. 56
Свойства Марка сплава
50КФ (К50Ф2), 49КФ, 49КФ2 27КХ 92К
Удельное электрическое сопро-
тивление р, (Ом-мм2)/м . . 0,34—0,44 0,2 0,16
Теплопроводность 7., кал/(смХ
Хе °C) — 0,13 —
Магнитострикция насыщения (60—100) X 35-10—° Около 0
хю-«
Механические свойства
Я//С35 HRC40 HRC30
Твердость HRB90 HRB90 HRB80
135 ПО 114
Предел прочности, кгс/мм2 . . 50 60 40 .
Предел текучести, кгс/мм2 . . "зГ "зо-
1 2 4
Относительное удлинение, % 1 20 30
Средний коэффициент теплово-
го расширения, 1/°С, в интерва-
ле температур, °C:
20—100 9,2 10,7 12,2
20—200 9,5 11,3 12,3
20—300 9,8 12,0 12,3
20—400 '. 10,1 12,3 12,4
20—500 10,4 12,7 12,8
1 20—600 10,5 13,2 13,0
20—700 10,8 13,3 13,1
20—800 . 11,3 13,9 13,3
Примечание. В числителе приведены свойства в состоянии без термичо
ской обработки, в знаменателе — после нее.
Предназначается для изготовления магнитопроводов, работаю-
щих при высоких температурах — индукторов магнито-гидродинами-
ческих насосов, роторов и статоров машин, работающих при темпе-
ратурах до 1000° С. Может быть изготовлен в виде поковок, листов,
лент и прутков. Хорошо обрабатывается на металлорежущих стан-
ках и хорошо штампуется. Магнитная индукция В312^ 15000 Гс;
Bs при 1000° С >5000 Гс.
118
Сплав 05НС (рис. 137, 138)
Представляет собой слаболегированное малоуглеродистое желе-
зо, обладает хорошей технологичностью, допускает обработку дав-
лением и резанием и хорошо сва-
ривается. Сплав поставляется в
отожженном состоянии и предназ-
начен для экранирования кабеля
связи на линиях железных дорог,
электрифицированных однофазным
переменным током.
Рис. 138. Петли гис-
терезиса сплава 05НС
(толщина 0,5 мм)
Рис. 137. Кривая намагничивания
сплава 05НС (толщина 0,5 мм)
Свойства сплава 05НС при толщине лент 0,35—0,5 мм следу-
ющие:
Ц, Гс/Э в поле 0,7—1,0 Э............................
, кгс/мм2........................................
б, %................................................
Число гибов (вокруг губок </=5 мм)..................
2500—2700
27—31
24—37
>150
7. СПЛАВЫ С НИЗКОЙ ОСТАТОЧНОЙ ИНДУКЦИЕЙ
Общая характеристика. Сплавы обладают низкой остаточной ин-
дукцией, высокой стабильностью магнитных свойств к воздействию
магнитных полей и изменениям температуры. Изготавливают на ос-
нове систем Fe—Ni—Со и Fe—Ni с добавками молибдена и хрома.
По особенностям магнитных свойств и условиям применения спла-
вы можно разделить на две группы:
1) сплавы с постоянством проницаемости (47НК, 47НКХ, 64Н,
40НКМПЛ) — характеризуются высокой линейностью кривой намаг-
ничивания в интервале индукций от 0 до 10—12 кГс. Различаются
между собой в основном уровнем проницаемости — от 1000 до
2500 Гс/Э и степенью линейности в малых полях (табл. 57, 58).
Преимущественное применение — сердечники катушек постоянной ин-
дуктивности, дроссели фильтров, широкополосные трансформаторы;
2) сплавы (79НЗМ-ВИ, 68НМ-ВИ) с высокими значениями про-
ницаемости и приращений индукции при однополярном импульсном
намагничивании (табл. 59). Преимущественное применение — сердеч-
ники импульсных и широкополосных трансформаторов.
U9
ТАБЛИЦА 57. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
С ПОСТОЯНСТВОМ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
Ni Со | Мо | Сг
47НК 46—48 22,5— 23,5 — Холоднокатаная та, 0,1; 0,02; 0,01 лен- мм
47НКХ 64Н 40НКМПЛ 46-48 63—65 21,5— 22,5 См, т абл. 29 1,8— 2,2 То же »
79НЗМ-ВИ 78,5— 79,5 3,0- 3,4 — Холоднокатаная лен- та, 0,02- 0,01; 0,006 мм
68НМ-ВИ 67—69 — 1,5— 2,5 — Холоднокатаная та, 0,02 мм лен-
* На основе железа.
ТАБЛИЦА 58. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СПЛАВОВ С ПОСТОЯНСТВОМ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Марка [Хо, Гс/Э вг/В„,
сплава ие менее не более
47НК 900 1,15 0,05 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1455—67
47НКХ 1500 1,20 0,05 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1454—67
40НКМПЛ 1700 1,15 0,05 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1346—65
64Н 2000 1,20 0,07 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1512—71
ТАБЛИЦА 59. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СПЛАВОВ 79НЗМ-ВИ и 68НМ-ВИ
см 1 ® У СГ I-» II к Scq 1 0 * 1‘д АВ*
Марка сплава к S ч cq ИА,0 Гс/Э ИА,1, Гс/Э II щ | < 1 % ТУ
о Ь не меиее не более
79НЗМ-ВИ 0,02 8 000 8000 6 000 1 15 + 15 14.1-346—72
79НЗМ-ВИ 0,01 8 000 6000 . 5 500 —. -.-15 + 15 14-1-346—72
79НЗМ-ВИ 0,006 8 000 5000 4 500 —. + 15 + 15 14-1-346—72
68НМ-ВИ 0,02 11 500 — 6000 — 9000 +15 +10 14-1-267—72
Примечание. Индексы при |Лд, АВ и В10 соответствуют величине поля
в эрстедах.
* Приведены относительные
по отношению к нх значениям
изменения свойств в интервале (—60)+ (+120)° С
при 20° С.
120
Основные технологические данные. Обладают хорошей обраба-
тываемостью резанием и давлением, могут быть прокатаны до мик-
ронных толщин. Свариваемость сплавов хорошая.
Характерные магнитные свойства сплавов с низкой остаточной
индукцией формируются процессе термомагнитной обработки в по-
перечном магнитном прле (ТМОх ) —табл. 60. При проведении
ТМО х магнитный сердечник при высоких температурах подвергает-
ся воздействию магнитного поля, на-
правление которого перпендикулярно на-
правлению последующего намагничива-
ния сердечника. В результате ТМО ±
сердечник становится магнитно-одноос
иым с осью легкого намагничивания,
совпадающей с направлением приложен-
ного при обработке поля. Намагничи-
вание такого сердечника осуществляет-
ся преимущественно механизмом обра-
тимого вращения векторов Ia, следстви-
ем чего является снижение Вг и линеа-
ризация кривой намагничивания. ТМО г
эффективна в интервале температур от
точки Кюри до 380—400° С. Ее можно
проводить непрерывным или ступенча-
тым охлаждением или путем изотер-
мических выдержек при температу-
рах, находящихся в указанном интер-
вале.
На рис. 139 приведена принципиаль-
ная схема установки для ТМО д торои-
дальных магнитных сердечников. В со-
леноид 1 помещен вакуумный контей-
нер 2 из жаростойкой стали и печь 4.
Между корпусом соленоида и печью рас-
положен холодильник 6 с проточной во-
дой. Холодильник изолирован от нагре-
вателя печи асбестом 5. На трубке 8
из немагнитной стали закрепляются под-
лежащие обработке сердечники 7 и ци-
линдрические удлинители 3, изготовлен-
ные из железокобальтового сплава с вы-
Рис. 139. Принципиаль-
ная схема установки для
термомагнитной обра-
ботки тороидальных сер-
дечников в поперечном
магнитном поле:
сокой индукцией насыщения. Назначение
удлинителей — снижение размагничиваю-
щего фактора и улучшение равномерно-
сти намагничивания сердечников.
При проведении ТМОх следует
стремиться к тому, чтобы магнитный
1 — соленоид; 2 — контейнер;
3 —• удлинители; 4 — обмот-
ка печи; 5 — асбестовая изо-
ляция; 6 — холодильник;
7 — сердечники; 8 — трубка
поток совпадал с осью тороидов, а поля рассеяния были ми-
нимальными. Для этого сердечники должны иметь одинаковые
размеры, их основания должны быть ровными, без видимых заусе-
ниц. При размерах удлинителей: d = 30 мм, / = 250 мм для достиже-
ния максимального эффекта ТМО; достаточно, чтобы величина по-
ля соленоида была не менее 250—300 Э.
После конечной обработки сплавы чувствительны к механическим
напряжениям. Сплавы не подвержены коррозии при температуре
25+10° С и относительной влажности не более 40%.
121
ТАБЛИЦА 60. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ МАГНИТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК
Марка сплава Среда отжига Температура нагрева, °C Выдержка, ч Скорость охлаждения
47НК, 47НКХ, 40НКМПЛ, 64Н, 79НЗМ-ВИ, 68НМ-ВИ 47НК, 40НКМПЛ 47НКХ 64Н 79НЗМ-ВИ 68НМ-ВИ Примечание. Вакуум с остаточным дав- лением не более 10~2 мм рт. ст. или водород с точ- кой росы не выше —50° С Т ермомагнитная Вакуум с остаточным дав- лением не более Ю~2 мм рт. ст. или водород с точ- кой росы не выше —50° С То же » » Первую и вторую операции терм Первая операция 900—1000 1100 1100 1100 950—1100 1100 Вторая операци обработка в попере 550—600 550—600 550—600 480—500 550—600 яческой обработки мо» 2—3 в зависимости от массы садки я чном магнитном noj 0,5—1,0 0,5—1,0 0,5—1,0 0,5—1,0 0,5—1,0 сно совмещать. 100—200 град/ч ге ' До 350° С по 30—50 град/ч, далее охлаждение с выклю- ченной печыо До 350° С по 70—100 град/ч, далее охлаждение с выклю- ченной печью До 500° С по 50 град/ч, от 500 до 350° С по 10 град/ч, далее охлажде- ние с выключенной печью До 350° С по 10—20 град/ч, далее охлаждение с выклю- ченной печью 2®—300 град/ч
Структура — однофазный твердый раствор с г. ц. к. решеткой
(у-фаза).
Сплавы с постоянством проницаемости
Магнитные свойства сплава 47НК в постоянных полях в зависи-
мости от скорости охлаждения следующие:
Скорость охлаждения при ТМО', град/ч 10 20 50
ца, Гс/Э.............................. П00 1250 1350
................................ 1,06 1,08 1,10
ВГ!ВЮ................................... 0,03 0,03 0,04
ан, 1/Э............................... 0.03 0,04 0,085
Магнитные характеристики практически одинаковы для лент тол-
щиной от 0,1 до 0,01 мм (рис. 140—144). Сердечники, изготовленные
из металла одного состава, но разных плавок, имеют близкие свой-
Рис. 140. Зависимость про-
ницаемости сплава 47НК от
напряженности поля после
высокотемпературного от-
жига (7) и последующей
термомагнитной обработки
в поперечном поле (2)
В,кГс
Рис. 141. Петли гистерезиса
сплава 47НК после высокотем-
пературного отжига (/) и по-
следующей термомагнитной об-
работки в поперечном поле (2)
ства, разброс величины начальной проницаемости, как правило, ле-
жит в пределах ±10%. Уровень проницаемости можно регулировать
в определенных пределах, изменяя скорость охлаждения при ТМО±.
Закономерным для всех сплавов является снижение и улучше-
ние линейности в малых полях по мере уменьшения скорости охлаж-
дения.
На рис. 145—154 приведены магнитные характеристики в пере-
менных полях и при подмагничивании. В малых полях зависимость
тангенса угла потерь от частоты перемагничивания подчиняется со-
отношению Иордана:
tgS = т]г/7 + 'Пв/:+1]п> (2)
где г]г, г)в, т)п — коэффициенты потерь на гистерезис, вихревые токи
и последействие.
123
Рис. 142. Верхняя часть петли
гистерезиса сплава 47НКХ (/)
и кривые зависимости проница-
емости (2, 3, 4) от напряжен-
ности поля после ТМО х со
скоростями охлаждения, град/ч:
1, 3 50; 2 — 100; 4—20
Рис. 143. Верхняя часть петли
гистерезиса сплава 64Н (/) и
кривые зависимости проницае-
мости (2,3) от напряженности
поля после ТМО± со скоростя-
ми охлаждения 10 (1,2) и
50 град/ч (3)
ТАБЛИЦА 61. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 47НК, 47НКХ,
64Н ТОЛЩИНОЙ 0,02 и 0,01 мм
Характеристика Сплав
47НК 47НКХ 64 Н
1000—1200 1500—1800 2000—2500
1,05—1,10 1,10—1,15 1,05—1,20
Вг/Вт 0,02—0,05 0,02—0,05 0,02—0,07
Яс, э <0,5 <0,4 <0,2
0,03—0,04 0,08—0,15 0,08—0,15
Т]г • 103, 1/Э 16—20 30—60 30—60
1]в -106, с, при толщине лен-
ты, мм:
0,02 1,1-1,5 0,8—1,2 1,8-2,5
0,01 0,4—0,5 0,4—0,6 0,5—1,0
1]п-Ю3 <.0,5 <0,5 <1
‘Ж 1/град 5 2 4,5
р, (Ом-мм2)/м 0,2 0,48 0,2
0с, °C 700 600 600
у, г/см3 8,4 8,35 8,35
На рис. 155—157 приведены зависимости проницаемости от тем-
пературы измерения. Магнитные свойства сплавов после нагрева до
350° С полностью обратимы. В табл. 61 приведены магнитные харак-
теристики сплавов 47НК, 47НКХ и 64Н, полученные на основании
измерений большого числа образцов из различных плавок текущего
заводского производства.
124
р,Гс!Э_
Н,Э
Рис. 144. Зависимость магнитной проницаемости сплава
40НКМПЛ (толщина 0,02 мм) от напряженности поля по-
сле термической обработки в поперечном магнитном поле
Рис. 145. Зависимость начальной проницаемости сплава 47НК,
47НКХ и 64Н от частоты перемагничивания. Толщина, мм:
/-0,01; 2 — 0,02; 3—0,1
Рис. 146. Зависимость проницаемости сплава 47НК при частоте
1000 Гц от постоянного подмагничивающего поля при различных ин-
дукциях Вт:
/ — 100; 2 — 1000; 3 — 3000; 4 — 5000 Гс
125
Рис. 147. Зависимость проницаемости сплава 47НК толщиной
0,02 (/) и 0,01 мм (2) от индукции: ч
/ — постоянное поле; 2 — частота 4800 Гц
Рис. 148. Зависимость тангенса угла потерь сплава 47НК. (толщина 0,02 мм)
от напряженности поля при различных частотах
Рис. 149. Зависимость проницаемости сплава 47НКХ при частоте 100 Гц от по-
стоянного подмагничивающего поля при различных индукциях Вт:
1 ~ 100; 2 — 1000; 3 — 3000; 4 — 5000 Гс
126
р,Гс)Э
Рис. 150. Зави-<?<?/Ж7
симость прони-
цаемости спла-
ва 64Н при 4&-2OD0
стоте 1000 Гц
от постоянного
подмагничиваю- fgfjg
щего поля при
различных ин-
етг ^509. w
3 — 1000;
4 — 3000 Гс I
Рис. 151. Петля обратимой проницаемости сплава 47НК (толщина
0,02 мм), частота перемагничивания 1000 гц, амплитуда переменной
индукции 100 Гс
Рис. 152. Зависимость
удельных потерь спла-
вов 47НК (/), 47НКХ
(2), 64Н (5) толщиной
0,02 мм от индукции
,127
Рис. 153. Петля обратимой проницаемости сплава 47 НКХ. Частота
перемагничивания 1000 Гц, амплитуда переменной индукции 40 Гс
Рис. 154. Петля обратимой проницаемости сплава 64Н. Частота пере-
магничивания 1000 Гц, амплитуда переменной индукции 40 Гс
Рис. 155. Зависимость проницаемости сплава 47НК от температуры.
1 — начальная проницаемость; 2— в поле 1 Э; 3— в поле 5 Э
128
Рис. 156. Зависимость проницаемости сплава 47НКХ от температуры:
1 — начальная проницаемость; 2— в поле 1 Э; 3— в поле 5 Э
Рис. 157. Зависимость проницаемости сплава 64Н от
температуры:
/ — начальная проницаемость; 2 —в поле 1 Э; 3 — в поле 4 Э
Сплавы с высокими значениями проницаемости
и приращений индукции при однополярном
импульсном намагничивании (рис. 158—161)
Магнитные свойства. Для сплава 68НМ-ВИ охлаждение со ско-
ростью 5—10 град/ч в интервале 500—400° С обеспечивает малую
зависимость проницаемости от поля при уровне проницаемости
3000—4000 Гс/Э и величине температурного коэффициента проницае-
мости р в интервале (—60) — (4-120)°С не более 8-Ю-4 1/град.
В этом состоянии сплав рекомендуется использовать для изготов-
ления сердечников катушек постоянной индуктивности, дросселей
фильтров, широкополосных трансформаторов. Магнитные свойства
сплавов 79НЗМ и 68НМ-ВИ можно в определенных пределах регу-
лировать, изменяя скорость охлаждения при ТМО .
9—1080
129
Рис. 158. Верхние части петель гистерезиса сплавов:
1 — 79НЗМ после высокотемпературного отжига; 2—79НЗМ после
ТМО_|_; 3—68НМ после ТМО_£ с быстрым охлаждением;
4 — 68НМ после TMO-L с медленным охлаждением
Рис. 159. Зависимость проницаемости от напряженности
магнитного поля сплава 68НМ-ВИ после ТМО± с раз-
личными скоростями охлаждения:
1 — 200; 2 — 50; 3 — 10 град/ч
130
I
В
ДВ.кГс
10 20 JO
Скорость охлаждения .град/о
Рис. 160. Зависимость ДВ (сплошные линии) и цд
(штриховые линии) от скорости охлаждения при TMOj.
Я ддя сплава 79НЗМ толщиной 0,01 (7) и 0,02 мм (2)
Рис. 161. Зависимости
\В(Н) образцов сплава
79НЗМ (/) и 68НМ-ВИ (2),
изготовленных из ленты тол-
щиной 0,02 мм. Сплошные
линии — статические харак-
теристики; штриховые ли-
нии—В=1 кГс/мкс; штрих-
пунктирные линии — В=*
= 3 кГс/мкс
9*
На рис. 161 для сердечников сплавов 79НЗМ и 68НМ-ВИ, из-
готовленных из ленты толщиной 0,02 мм, сопоставлены зависимости
ЛВ (Я) при статическом н импульсном однополярном намагничива-
нии из исходного состояния Вг. Импульсное намагничивание осу-
ществлялось однополярными импульсами напряжения прямоуголь-
ной формы, амплитуда импульса регулировалась таким образом,
чтобы скорость изменения индукции В была постоянной.
8. СПЛАВЫ С ПОВЫШЕННОЙ ДЕФОРМАЦИОННОЙ
СТАБИЛЬНОСТЬЮ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬЮ
Общая характеристика. Сплавы обладают высокой прочностью
(<тв до 70кгс/мм2), твердостью (до 450 Я V), износостойкостью в со-
четании с высоким уровнем магнитных свойств (ц, до 50 кГс/Э)
и удельного электросопротивления [р до 1,5 (Ом-мм2)/м].
Группа включает сплавы 16ЮХ и 16ЮИХ (типа алфенол) на
основе системы Fe—Al, сплав 10СЮ (типа сендаст) на основе си-
стемы Fe—Si—Al и сплав 81НМА (типа пермаллой) на основе си-
стемы Ni—Fe (табл. 62—64).
ТАБЛИЦА 62. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
А1 Сг Re
16ЮХ 15,8—16,4 1,7—2,5 — Теплокатаные листы 0,35; 0,2; 0,1 мм (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1073—64)
16ЮИХ 15,7—16,1 1,7—2,1 2,1—2,5 Теплокатаные листы 0,35; 0,2; 0,1 мм (ЧМТУ1-46—67)
* Остальное железо.
ТАБЛИЦА 63. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА
Марка сплава Толщина, мм Us, Гс/Э um. гс/э ТУ
не менее не бо- лее
16ЮХ 0,35 0,2 0,1 7000 6000 5000 50 000 45 000 40 000 0,035 0,04 0,045 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1073-64
16ЮИХ 0,35—0,1 7000 50 000 0,03 ЧМТУ1-46—67
132
ТАБЛИЦА 64. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ
Марка сплава Среда отжига Температура, °C, и скорость на- грева Выдерж- ка, ч Скорость охлаждения
16ЮХ, 16ЮИХ Окислитель- ная (воздух) 1000, по 200—300 град/ч 0,5 До 800° С по 100 град/ч, с 800 до 650—700° С по 50 град/ч, закалка в масле
Высокие прочностные свойства сплавов в сочетании с низкой маг-
нитострикцией (табл. 65) обусловливают повышенную деформацион-
ную стабильность, т. е. пониженную чувствительность к механиче-
ским воздействиям. Это способствует более полному сохранению ис-
ходного уровня магнитных свойств сплавов в процессе изготовления
и эксплуатации изделий из них.
ТАБЛИЦА 65. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
В ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННОМ СОСТОЯНИИ
Марка сплава 7. г/см3 р, Ом-мм2 м еС’ °C HV кгс/мм2 р кгс ’ мм2 б, % а.10®, 1/°С
16ЮХ 6,7 1,5 300 10 230 50 16 500 5 11,8
16ЮИХ 6,9 1,5 260 3-4 250 70 18 000 7,5 15,6
юсю — 07-0,8 500 — 450 — — — —
Назначение — сердечники магнитных головок аппаратуры магнит-
ной записи и воспроизведения звука, кода, видеоизображения при
контактном и бесконтактном методах записи. Сплав 81НМА можно
использовать в сердечниках малогабаритных трансформаторов, дрос-
селей, реле, магнитных экранах, а при толщинах проката 0,05 мм
и менее — в сердечниках импульсных трансформаторов, магнитных
усилителей и в других магнитных элементах.
Основные технологические данные. Сплавы 16ЮХ и 16ЮИХ —
труднодеформируемые. Полосы конечных толщин получают методом
теплой прокатки с подогревом до 650° С. Образцы и детали из спла-
вов 16ЮХ и 16ЮИХ изготавливают методом штамповки, используя
твердосплавные штампы, что обеспечивает вырубку без сколов и
расслоения. Поверхностная окисная пленка, образующаяся в про-
цессе горячей и теплой прокатки полос, предохраняет детали от
спекания при заключительной высокотемпературной обработке и слу-
жит дополнительной электроизоляцией в условиях эксплуатации.
10СЮ — недеформируемый сплав. Поставляется в литом состоя-
нии в виде сутуики толщиной 30—15 мм. Центральную зону сутун-
ки и поверхностный слой нельзя использовать, так как в них содер-
133
жатся макро- и микродефекты, неизбежные в литье. Ввиду чрез-
мерной хрупкости сплав не допускает механической обработки, ис-
ключение составляет шлифование. Детали изготавливают из литой
заготовки методом электроискровой резки с последующей обработ-
кой грубым и тонким шлифованием. Высокая хрупкость и малая
теплопроводность сплава требуют разработки прецизионной техно-
логии изготовления, исключающей возможность концентрации на-
пряжений и возникновения микротрещин.
В отличие от этих сплавов сплав 81НМА обладает высокой тех-
нологичностью: допускает обработку давлением, механическую об-
работку, сварку.
Структура — однофазные твердые растворы. Решетка—кубиче-
ская, в сплаве 81НМА — гранецентрированная, в сплавах 10СЮ,
16ЮХ и 16ЮИХ — объемноцентрированная.
Сплавы склонны к образованию упорядоченной атомной струк-
туры при медленном охлаждении в области температур ниже 600° С.
Упорядочение структуры сопровождается изменением физических
констант, определяющих уровень магнитных свойств и удельного
электросопротивления. Так, для сплава 10СЮ высокие магнитные
свойства отвечают упорядоченному состоянию атомной структуры,
что достигается в результате высокотемпературного отжига с пос-
ледующим медленным охлаждением. Для сплавов 81НМА, 16ЮХ
и 16ЮИХ упорядочение структуры сопровождается понижением
магнитных свойств, во избежание чего требуется ускоренное охлаж-
дение в критическом интервале температур. Оптимальная степень
разупорядочения и соответствующее высокопроницаемое состояние
достигаются для сплава 81НМА при охлаждении с 600° С со ско-
ростью 400—500 град/ч, для сплавов 16ЮХ и 16ЮИХ—при закалке
с температуры 650—700° С.
Сплавы 16ЮХ и 16ЮИХ
(табл. 66, 67; рис. 162—169)
Наряду с высокими магнитными свойствами характеризуются и
самыми высокими среди деформируемых магнитномягких сплавов
значениями прочности, твердости, износостойкости, удельного элек-
тросопротивления. В сравнении со сплавом 16ЮХ сплав 16ЮИХ
обладает повышенной магнитной проницаемостью в постоянных
и переменных полях, лучшей деформационной стабильностью и изно-
состойкостью.
ТАБЛИЦА 66. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 16ЮХ и 16ЮИХ
в постоянных полях
Марка сплава Толщина, мм Us» Гс/Э Ит, Гс/Э Нс’ Э Bio, Гс
16ЮХ 16ЮИХ 0,35— 0,1 0,35— 0,1 7000— 20000 10 000— 25 000 50 000— 80 000 60 000— 100 000 0,035— 0,015 0,030— 0,010 6500 6300
134
Рис. 162. Зависимость проницаемости сплавов 16ЮХ и
16ЮИХ (толщина 0,35 мм) от напряженности поля для об*
разцов с разным уровнем свойств:
1 — типичные; 2 — лучшие
Рис. 164. Зависимость магнит-
ной проницаемости сплава
16ЮХ (толщина 0,1 мм) от ин-
дукции при различных частотах
(^ =75000 Гс/Э)
Рнс. 163. Зависимость магнитной
проницаемости сплава 16ЮХ (тол-
щина 0,35 мм) от индукции при раз-
личных частотах (р- =130000 Гс/Э)
135
° вт/кг
Рис. 165. Зависимость удельных потерь
сплава 16ЮХ (толщина 0,35 мм) от ин-
дукции при различных частотах (Рт =
= 130000 Гс/Э)
Рис. 166. Зависимость удельных по-
терь сплава 16ЮХ (толщина
0,1 мм) от индукции при различ-
ных частотах (И =87000 Гс/Э)
Рис. 167. Зависимость магнитной проницаемо- Рис. 168. Зависимость удель-
стн сплава 16ЮИХ от индукции при различ- ных потерь сплава 16ЮИХ
ных частотах. Толщина, мм: (толщина 0,35 мм), от ин-
7—0,08 (р-т=40 000 Гс/Э); 2 — 0,1 (Рт= дукции при различных ча-
=54 000 Гс/Э); 3 — 0,35 (Р-т=72 000 Гс/Э) стотах
136
ТАБЛИЦА 67. ЗАВИСИМОСТЬ
МАГНИТНЫХ свойств
в постоянных полях
ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОПЕРЕЧНО-
СЖИМАЮЩИХ УСИЛИЙ
(В 0/0 от ЗНАЧЕНИЙ В ИСХОДНОМ
СОСТОЯНИИ 0=0)
Марка сплава а, кгс/мм8
0,1 —35 —10 +25
16ЮХ 0,2 —40 —15 +35
0,5 —45 —30 +40
0,1 —25 — +15
16ЮИХ 0,2 —30 —5 +18
0,5 —35 —15 +20
Примечание. В таблице приве-
дены значения величин в соответствии
с формулой Да=-------------100%. (3)
Рис. 169. Зависимость про-
ницаемости сплава 10СЮ
(толщина 0,35 мм) от на-
пряженности поля для об-
разцов с разным уровнем
свойств:
1 — типичные; 2 — лучшие
Магнитные свойства сплава 16ЮХ на постоянном токе и при
50 Гц толщиной 0,35 мм следующие:
^4/г * • 0,0006
₽4/50- Вт/кг • • • • О'05
Нс , Э.................. 0,015
Нс~ . Э °’05
\i~. fe/эз? ооо
р. , Гс/Э .... 47 000
Сплав 10СЮ (рис. 170)
Сплав с наивысшими в группе магнитномягких сплавов твердо-
стью и износостойкостью. Применяется для изготовления полюсных
наконечников магнитных головок видеозаписи.
Сплав 81 НМД (рис. 171)
Высокопроницаемый сплав с повышенной деформационной ста-
бильностью (см. с. 55). В результате вакуумного отжига при стан-
дартной температуре 1100—1150° С достигается наивысший уровень
магнитной проницаемости (gi = 100000 Гс/Э) при повышенной проч-
ности. Дополнительное упрочнение и деформационная стабилиза-
ция достигаются при снижении температуры от 1100 до 700° С. Тем-
пература отжига определяет характерное сочетание магнитных и
прочностных свойств. Оптимальную температуру отжига выбирают
137
Рис. 170. Области изменения действительной составляю-
щей ц51 комплексной проницаемости Цд и тангенса угла
магнитных потерь сплава 10СЮ (Л=0,26 мм) в зави-
симости от частоты
Рис. 171. Зависимость механических и магнитных
свойств сплава 81НМА от температуры конечного
отжига
138
в зависимости от конструкции, технологии изготовления и условий
эксплуатации изделий (сортамент металла, вид и величина меха-
нических воздействий, область рабочих частот). Так, низкие тем-
пературы отжига 700—800° С предпочтительнее для деталей из тон-
кого проката (менее 0,1 мм), работающих в области высоких частот,
при воздействии механических нагрузок.
Применение к сплаву 81НМА низкотемпературного отжига взамен
высокотемпературного позволяет значительно повысить прочностные
характеристики при некотором снижении магнитной проницаемости
в постоянных полях. При этом комплексная проницаемость в диа-
пазоне частот от 1 кГц и выше сохраняется на высоком уровне.
9. МАГНИТНОМЯГКИЕ СПЛАВЫ С ЗАДАННЫМ
КОЭФФИЦИЕНТОМ ЛИНЕЙНОГО ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ
Общая характеристика. Тепловой коэффициент линейного рас-
ширения ТКЛР этих сплавов близок к ТКЛР мягких стекол в ин-
тервале температур от 20 до 500°С и равен (8,5—11,0)-10-6 град-1
сплавы обладают высокой индукцией насыщения (13 000—16 000 Гс)
и низкой коэрцитивной силой (0,13—0,2 Э).
Сплавы на железоникелевой основе 52Н, 47НД и 47Н5К с 45—55%
Ni для получения определенного сочетания магнитных, механиче-
ских свойств и теплового коэффициента линейного расширения
легированы медью и кобальтом (табл. 68—73).
ТАБЛИЦА 68. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава N1 Си Со Сортамент
52Н 51,5—52,5 — — Горячекатаные и кова- ные прутки диаметром 3,0—7,5 мм (ТУ 68—71). Холоднотянутая прово- лока диаметром 0,1 — 3,5 мм (ТУ 68—71)
47НД 46—48 4,5—5,5 — То же
47Н5К 46,5—47,5 — 4,5—5,5 »
Примечание. Допускаемые отклонения по диаметру проволоки не пре-
восходят следующих значений: +0,015; —0,010 (</ = 0,3—0,6 мм); +0,020; —0,010
(</=0,7—1,0 мм); +0,020; —0,010 (</ = 1,1—1,4 мм).
Па основе железа.
ТАБЛИЦА 69. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ (ТУ 68—71)
Марка сплава Диаметр, мм Нс,э BS’ Гс
52Н 0,6—1,0 0,2 > 13 500
47НД 0,6—1,0 0,2 >13 000
139
ТАБЛИЦА 70. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ
52Н и 47НД
Среда отжига Температура °C и скорость нагрева Вы- держ- ка, ч Скорость охлаждения
Вакуум с остаточным Вариант I 850—900, 400— 0,5—1 200 град/ч до
давлением не более 500 град/ч 600° С, далее ох-
10~3 мм рт. ст. или водород с точкой ро- сы на выходе не боль- ше минус 50° С Вакуум или водород Вариант 2 900—1000, 1 лаждение ускорен- ное 100—200 град/ч до
400—500 град/ч 600° С, далее ох- лаждение ускорен- ное
П р имечание. В результате термической обработки по варианту 1 в спла-
ве обеспечивается однородная мелкозернистая структура, балл зериз не превы-
шает № 6—7 (ГОСТ 5639—65). В результате термической обработки по вариан-
ту 2 зерна сплава неоднородны по величине — балл от № 6 до № 4, уровень
магнитных свойств выше нормированных значений.
ТАБЛИЦА 71. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СПЛАВОВ
Марка сплава р, мкОм-м у, г/см3 еС’ °С НВ <7т
52Н 0,45 8,2 500 200/130 78/46 72/16
47НД 0,45 8,2 440 210/130 85/52 —/200
47Н5К 0,45 8,2 450 200/130 83,5/50 81/27
Продолжение табл. 71
Марка сплава Е, кгс/мм2 ТКЛР, а-10“ град-1
20—100 20—200 20—300 20—400 20—500
52Н 1,65X10* 9,6 9,8 10,0 10,3 10,7
47НД 1,6X10* 9,2—10,2 9,2—10,2 9,2—10,2 9,8—10,8 9,8—10,8
47Н5К 1,4X10* 8,5 9,4 9,4 9,5 9.5
Примечание. В числителе приведены свойства сплавов в холодноката-
ном состоянии, в знаменателе — после термической обработки.
140
ТАБЛИЦА 72. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
В ПОСТОЯННЫХ ПОЛЯХ
Марка сплава Диаметр, мм •W гс/э нс, э Bs, Гс Br/Bs. se
52Н 0,6—1,0 40 000—60 000 0,13—0,08 14 500—15 000 60
47НД 0,6—1,0 25 000—40 000 0,2—0,12 13 000—13 500 60
47Н5К 0,6—1,0 40 000—80 000 0,13—0,09 15 500—16 000 60
ТАБЛИЦА 73. ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ
В ИНТЕРВАЛЕ (—60) +( + 120)° С ПО ОТНОШЕНИЮ
К ИХ ЗНАЧЕНИЯМ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
(ПРОВОЛОКА ДИАМЕТРОМ 0,6 мм)
Марка сплава (-60) + (+20) 20—120° С
^,п д+ ABS ^,п ' д«с д+
52Н —6 +9 —* + П —12
47НД —8 +20 +5 -14 —20 —
47Н5К** —14 +15 +10 +5 —
* Значения не превышают погрешности измерений. ** Лента толщиной
0,1 мм.
Рис. 172. Газонаполненный магнитный язычковый переключа-
тель (геркон)
Назначение — герметизированные магнитоуправляемые контакты
(герконы, рис. 172).
Основные технологические данные. Сплавы допускают обработку
давлением и резанием, хорошо свариваются со стеклом, образуя
вакуумплотный прочный спай. Применяют после термической об-
работки. После нее сплавы чувствительны к механическим напря-
жениям, которые в зависимости от величины способны приводить
к необратимому ухудшению свойств.
Структура — однофазный’ твердый раствор с г. ц. к. решеткой
(у-фаза). Сплавы не подвержены старению.
На рис. 173 приведено относительное удлинение сплавов 52Н,
47НД, 47Н5К и стекла С87-1 в зависимости от температуры.
141
Al/l-Ю^
Рис. 173. Относительное удлинение сплава 52Н,
47НД, 47Н5К и стекла С87-1 в зависимости от темпе-
ратуры
10. СПЛАВЫ С ВЫСОКОЙ коррозионной
стойкостью
Общая характеристика. Обладают нормированными магнитными
свойствами и коррозионной стойкостью в агрессивных средах
(табл. 74—78).
Назначение — магнитопроводы, различных систем управления,
якорей и электромагнитов, детали электрических машин, без за-
щитных покрытий, работающих в сложных условиях воздействия
среды, температуры и давления.
Основные технологические данные. Сплавы допускают обработку
давлением и резанием и хорошо свариваются с немагнитными не-
ржавеющими сталями. Практически изотропны.
Применяют в термически обработанном состоянии. Все операции
по изготовлению изделий (например, резку, штамповку, зачистку,
сверление) необходимо проводить до конечной термической обра-
ботки.
142
ТАБЛИЦА 74. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
с Ni Мо Со Сг
36КНМ <0,03 21,5—22,0 2,8—3,2 35,5—36,5 — Кованые прутки диаметром 15—80 мм (ЧМТУ 1168—64)
16Х <0,015 15,5—16,5 Холоднокатаные ленты 0,35—1,5 мм (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1504—70). Горяче- катаные листы 4,0—12,0 мм и кова- ные или горячекатаные прутки диа- метром 10—120 мм (ТУ 14-1-847—73)
* На основе железа.
ТАБЛИЦА 75. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА
Марка сплава иот, Гс/Э -В1.25- Гс в1,25’ Гс Вз1,2- Гс в1,25- Гс Не, Э ТУ
36КНМ 16Х Со >4500 >6000 >13000 >14500 >12000 >14500 <0,7 <0,8 ЧМТУ 1168—64 ТУ 14-1-847—73
ТАБЛИЦА 76. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ
Марка сплава Среда отжига Темпера- тура, °C, и скорость нагрева Выдерж- ка, ч Скорость охлаждения Марка сплава Среда отжига Темпера- тура, °C, и скорость нагрева Выдерж- ка, ч Скорость охлаждения
36КНМ Водород С ТОЧ- КОЙ росы не бо- лее —50° С 1100, произ- вольная 10 До 700° С по 100 град/ч, да- лее по 500— 600 град/ч 16Х Вакуум с оста- точным давле- нием не более 1 -Ю"4 мм рт. ст. 1200, произ- вольная 4 До 750° С по 100 град/ч, да- лее по 200— 250 град/ч
ТАБЛИЦА 77. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Марка сплава у • Состояние V, г/см’ р, (Ом. мм2) /м °в- I ffT- кгс/мм’ 6, % Ф. % ес. °с НВ
36КНМ 16Х После термической обработки Без термичеокой обработки После термической обработки 8,2 7,75 7,75 0,48 0,44 0,44 53 35—40 23—30 24 17—23 44 4—6 20—30 70 65—70 570 670—700 670—700 697 188
ТАБЛИЦА 78. УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ СПЛАВА 16Х
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ И ИНДУКЦИЯХ, Вт/кг
Толщи - на, мм р5/50 р10/50 ₽5/400 р7,5/400 р10/400 ₽5/1000 р7,5/1000 -р10/1000
0,50 0,4— 0,5 1,4— 1,9 9—10 18—20 35—40 '40—45 90—100 17С- 190
0,35 0,4— 0,5 1,4- 1,7 — 12-14 20—25 — — *—
0,20 — — 6—7 12—15 22—28 23—26 50—60 90— 105
Структура — однофазные твердые растворы; 36КНМ— г. ц. к.
решетка (у-фаза), 16Х — сплав ферритного класса с о. ц. к. решет-
кой (а-фаза).
Коррозионная стойкость сплавов. 36КНМ коррозионностоек в
морской воде. 16Х-—в среде повышенной влажности —до 98%; би-
дистилляте воды при температурах до 200° С и давлении до
200 кгс/см2; жидкой и газообразной фазе продукта «Меланж»; рас-
творе едкого калия при температурах до 110° С и в присутствии кис-
лорода, в тропических условиях; при воздействии инея и росы, а
также в морском тумане.
Скорость коррозии сплавов в различных средах, мм/год:
36К.НМ — м'орская вода.............................. 0,014
16Х — паровая фаза продукта «Меланж» .... 0,002
жидкая фаза продукта «Меланж» .... 0,003
газообразный аммиак.................... 0,002
40%-иый раствор КОН при температурах до
П0° С....................................... 0,00073
Сплав 36КНМ
Применяется в основном для изготовления деталей, работающих
в морской воде.
Магнитные свойства сплава 36КНМ следующие:
Um, Гс/Э......................... 4500—14500
_ Гс .................. . 13000—15500
12,5
нс , Э........................... 0,7-0,3
Сплав 16Х (см. табл. 78, рис. 174—179)
Применяется для изготовления изделий, работающих при вы-
сокой влажности, в бидистилляте и аммиаке при обычных и повы-
шенных температуре и давлении, а также в кислотных и агрессив-
ных средах. Используют в магнитопроводах пневматических, элек-
тропневматических и электромагнитных клапанов и различных
запирающих устройств, якорей и электромагнитов управления, стато-
ров и роторов электрических машин без защитных покрытий, а также
взамен нержавеющих сталей 0X13, 1X13, 17Х и низкоуглеродистой
электротехнической стали Э.
10—1080
145
Рис. 174. Зависимость
магнитных свойств спла-
ва 16Х (толщина 0,5 мм)
от температуры терми-
ческой обработки
Рис. 175. Кривые намагничи-
вания сплава 16Х (диаметр
25 мм) при разных темпера-
турах термической обра-
ботки
Рис. 176. Кривые намаг-
ничивания сплава 16Х
толщиной 0,1 (сплошные
линии) и 1,0 мм (штри-
ховые линии)
Рис. 177. Петли перема-
гничивания сплава 16Х
(толщина 0,35 мм) в пе-
ременном поле частотой
50 Гц (#е = 0,25 Э)
146
ВЮ^Гс
Рис. 178. Кривые намагничивания сплава 16Х (диа-
метр 25 мм) в зависимости от температуры:
/ — минус 196; 2 — минус 60; 3 — 20; 4 — 60; 5 — 300° С
Рис. 179. Температурная
зависимость максималь-
ной проницаемости спла-
ва 16Х различной тол-
щины
Магнитные свойства сплава 16Х:
Гс/Э . . . . .................... 7000—15000
В] 25Гс.......................... . 6000—12000
В ’ 2Гс............................. 12000—14500
В12'5Гс.......................... , 14500—16500
В^’гс................................ 16500—17000
Нс, Э................................... 0,80—0,15
Сплав Г6Х имеет высокую температуру Кюри (~ 700° С), обла-
дает хорошей температурной стабильностью магнитных свойств в ин-
тервале температур от —196 до +300° С.
10*
147
Физические свойства сплава 16Х:
Теплопроводность кал/(см • с • °C)......... , , . 0,5—0,6
Константа анизотропии, эрг/см3..................... 20-104
Магнитострикция насыщения.......................... 26*10 6
Параметр решетки, А . ................................ 2,8666
Модуль Юнга, кгс/мм2 ................................ 22300
Модуль сдвига, кгс/мм2 ................................ 8500
Средний коэффициент линейного расширения сплава 16Х в ин-
тервале температур:
t, °C а*Ю«, i/°c
20-(-60).............................................. 9,6
20—100 ............................................... 9,9
20—300 ............................................... 10,6 '
20—500 .............................................. 11,4
20—700 ..........................................., 11,8
20—900 .............................................. 12,3
11. СПЛАВЫ С ВЫСОКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИЕЙ
Общая характеристика. Обладают высокой магнитострикцией
насыщения (354-80* 10-6) и низкой коэрцитивной силой (0,3—3 Э),
Сплавы этой группы на основе Fe—Al содержат 8—14% Al, на осно-
ве Fe—Со 35—70% Со. В качестве магнитострикционного материала
Рис. 180. Зависи-
мость магнито-
стрикции различ-
ных сплавов от ин-
дукции
148
используется никель чистый и легированный кобальтом и кремцием
(табл. 79—82).
Назначение — сердечники магнитострикционных преобразовате-
лей в ультразвуковой и гидроакустической аппаратуре, в электро-
механических фильтрах и линиях задержки. Сплавы на основе Fe—Al
применяют и как магнитномягкие материалы с повышенной прочно-
стью и высоким удельным электрическим сопротивлением (см. раз-
дел 8), а сплавы на основе Fe—Со как магнитномягкие материалы
с высокой индукцией насыщения (см. раздел 6). Выбор сплава про-
водят с учетом его магнитных, электрических, механических и дру-
гих свойств.
Основные технологические данные. Можно подвергать обработке
давлением и резке, сварке. Для улучшения технологических свойств
сплавов при механической обработке может быть проведена пред-
ТЛБЛИЦА 79. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
А1 Ni Со Сг, V, Si
Никель НП-2-Т — 99,8 — — Холоднокатаная лен- та, 0,1—0,2 мм (ГОСТ 2170—62, ГОСТ 492— 52, ТУ 795-65, ТУ 147-14—65)
50КФ, ЭП207 (пермен- дюр) — — 49—51 1,5— 2,0 V Холоднокатаная лен- та, 0,2 мм (ЧМТУ4-217—69)
65К — — 63—65 — Холоднокатаная лен- та, 0,1— 0,7 мм, прут- ки диаметром 20— 60 мм (ВТУ 129—56)
14Ю 11,8— 13,8 — — — Холоднокатаная лен- та, 0,2—0,3 мм (ВТУ 155—57)
8Ю (тексту- рован- ный) 7,5—8,5 — — — Холоднокатаная лен- та, 0,2—0,3 мм (лабо- раторные исследова- ния)
Никоей — Ост. 3,5—4,5 1,3— 2,0Si Холоднокатаная лен- та 0,1—0,2 мм (ТУ 08-64—67)
Фехко 2 24Cr Холоднокатаная лен- та, 0,1—0,2 мм (лабо- раторные исследова- ния)
* Остальное железо.
149
К. ТАБЛИЦА 80. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАИВЫСШЕГО ЗНАЧЕНИЯ
§ МАГНИТОСТРИКЦИИ В СПЛАВАХ
Марка сплава Среда отжига Температура, °C, и скорость нагрева Выдержка, ч Скорость охлаждения
14Ю, 65К Вакуум с остаточным давле- нием не более 1С 3 мм рт. ст или водород с точкой росы не более —60° С 850, произвольная 2—5 в зависимости от массы садки 50 град/ч
8Ю Вакуум с остаточным давле- нием не более 10~4 мм рт. ст. 1200; до 600е С скорость произвольная, затем 100 град/ч То же 200 град/ч до по 50 град/ч 600° с, далее
Никель НП2-Т, нико- ей Вакуум с остаточным давле- нием не более 10 а мм рт. ст. 1000, произвольная 2 —
ЭП207 (пермендюр), К50Ф То же J 800—820, произвольная 1-3 100 град/ч до 300° С, далее охлаждение произвольное
ТАБЛИЦА 81. ФИЗИЧЕСКИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА
СПЛАВОВ (ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ)
Марка сплава V, г/см3 р, (Ом-мм2)/м о0, кгс/мм2 О (при 6= io, 05%), кгс/мм2 б, % НВ Е, 104 кг/мм2 ар 2, кгс/мм3
14Ю 6,6 1,0 80 54 1 270 1,75 60
65К 8,2 0,08 67 — 8 180 2,24 45
8Ю 7,5 0,9 58 — 15 170 2,05 40
50КФ 8,2 0,34 50 — 1 100 1,8 35
Никель НП2-Т 8,7 0,07 32 — 30 75 1,95 4
Никоей — 0,18 42 — — — 1,9 8,5
варительная термическая обработка в вакууме или водороде при
температуре 800—900° С. Применяют после термической обработки.
Сплавы после термической обработки чувствительны к механическим
напряжениям, которые в зависимости от величины и знака способны
приводить к необратимому ухудшению свойств.
Рис. 181. Зависимость магнитострикции и ин-
дукции сплавов 14Ю (сплошные линии) и 12Ю
(штриховые линии) от напряженности поля
Структура. Сплавы Fe—Al— однофазный твердый раствор с объ-
емноцентрированной решеткой (a-фаза). Сплавы с 12—14% А1 склон-
ны к образованию упорядоченной атомной структуры при медленном
охлаждении в области температур 600—300° С. При образовании
упорядоченной структуры в сплаве с 14% А1 магнитострикция и ко-
эрцитивная сила возрастают, удельное электрическое сопротивление
уменьшается, в сплаве с 12% А1 магнитострикция возрастает, а
коэрцитивная сила и удельное электросопротивление уменьша-
ются.
Структура железокобальтовых сплавов, физические свойства и их
технологические данные описаны в п. 6. Сплавы иа основе никеля —
однофазный твердый раствор с гранецентрированной решеткой
(у-фаза).
Для сплава 50КФ (ЭП 207) нормируются BiSo^225OO Гс,
^60-10-6. Для всех остальных сплавов нормируются химический
состав и сортамент. Величина магнитострикции насыщения является
факультативной. Магнитные свойства в постоянных и переменных
полях приведены в табл. 83—85 и на рис. 180—188.
151
ТАБЛИЦА 82. ТКЛР СПЛАВОВ С ВЫСОКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИЕЙ
Марка сплава а-10е» 1/ °C, в интервале температур, °C
20—100 20—200 20—300 20—400 20—500 20—600
14Ю 13,3 13,2 13,2 14,8 15,2 16,6
65К 10,5 10,7 10,7 10,7 10,8 —
8Ю 12,0 12,1 12,2 12,2 12,2 —
50КФ 9,2 • 9,5 9,8 10,1 10,4 10,5
Никель НП2-Т 13,0 — — — — —
ТАБЛИЦА 83. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
в постоянных ПОЛЯХ
Марка сплава цв. Гс/Э цт, Гс/Э вз- КГС нс,э К, 10-®- • эрг/см3 ks-юв °C
Никель НП-2Т 200—400 1100— 1600 6,1 0,7— 0,8 —0,5 (-30)- (-34) 358
50КФ (ЭП-207) 850 5500 23,5 2,0 — 60—80 960
65К 100—150 1500— 2000 22,4 1,0— 3,0 —3,0 70—90 980
14Ю 700— 1000 6000— 8500 12 0,3— 0,4 —0,75 30—40 500
8Ю (тек- стуроваи- ный) 500—700 4000— 5000 16 0,4— 0,6 +2,5 60—80 730
Никоей 1400— 1500 4000 5,9 0,2— 0,3 —0,34 (-25)- (-27) 350
Фехко 500—600 20 000— 25 000 14 0,65— 1,0 — 22—25 —
ТАБЛИЦА 84. ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
СПЛАВОВ, В ПОСТОЯННЫХ полях
В ИССЛЕДУЕМЫХ ИНТЕРВАЛАХ ТЕМПЕРАТУР*
Марка сплава Изменения, %, к 20°С
1 Нс
14Ю —50 —20 +30
— +20 —15
8Ю +30 -10 +20
— +6 -10
* В числителе в интервале (—60)4-(+20)° С, в знаменателе — (+20)-г(+60)° С
152
сплавов 8Ю (сплошные линии), 65К,. (штриховые ли-
нии), 50КФ (штрихпунктирные линии) от напряжен-
ности поля
и после (2) термомагнитной обработки от напряженности
поля
153
Рис. 184. Зависимость магнит-
ной проницаемости различных
сплавов (толщина 0,2 мм) от ча-
стоты при индукции 3 кГс
Р, Вт/кг
Рис. 185. Зависимость полных
удельных потерь различных спла-
вов (толщина 0,2 мм) от индукции
Рис. 187. Зависимость полных
удельных потерь сплава никоей
различной толщины от частоты
Рнс. 186. Зависимость полных удельных
потерь в никеле от частоты при раз-
личной толщине лнста. Типичные кри-
вые, В=100 Гс
154
ТАБЛИЦА 85. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
в ПЕРЕМЕННЫХ ПОЛЯХ ПРИ ОПТИМАЛЬНОМ ЗНАЧЕНИИ
ПОСТОЯННОГО ПОДМАГНИЧИВАЮЩЕГО ПОЛЯ*
Марка спла- ва Толщина, мм р , Гс/Э (при /~20кГц, В =3 кГс) k. % а, 10—*Х Днна Гс-см2 А, 10«х Гс-см2 X дина Р*, Вт/кг
Р4/1000 Р 8/1000
14Ю 65К 8Ю 50КФ (ЭП207) 12Ю Никель НП2-Т Никоей Фехко 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 0,2 200 100 250 200 500 25 27 22 48 30 30 49 1,14 1,36 0,5 2,1 1,16 1,9 1,8 0,44 12,6 8,3 10,6 21,7 15,6 8,6 28 7 15 р** г1/4000 35 8,8 25 36 51 ^3,5/1000 21
Примечание. Зависимость свойств от напряженности постоянного под-
магничивающего поля имеет сложный характер. В таблице приведены наивыс-
шие значения магнитных свойств при оптимальном подмагничивании.
* Без подмагничивания. ** В — 3900 Гс.
Рис. 188. Зависимость мнимой составляющей и." и магнит-
ной проницаемости (И от частоты для сплава никоей
155
Никель
Характеризуется сочетанием высокой магнитострикции с хорошей
пластичностью и коррозионной стойкостью, особенно в морской воде.
Рекомендуется для применения в гидроакустике.
Никоей
Отличается высокими динамическими магнитострикционными по-
стоянными и особо высокой чувствительностью к малым упругим
механическим напряжениям, вследствие чего его целесообразно ис-
пользовать для приемных устройств в гидроакустике.
Сплав 50КФ (пермендюр)
Характеризуется сочетанием наивысших значений статической и
динамической магнитострикции и магнитной индукции технического
насыщения. Рекомендуется для изготовления преобразователей боль-
шой мощности (ультразвуковые технологические установки) и излу-
чателей большой интенсивности (гидроакустика).
Сплав 65К
Характеризуется сочетанием наивысшей магнитострикции и маг-
нитной индукции технического насыщения, достигаемой в более силь-
ных (по сравнению с пермендюром) полях. Отличается хорошей
пластичностью. Применение—то же, что и сплава 50КФ.
Сплав 14Ю
Характеризуется сочетанием высоких значений магнитострикции
насыщения, удельного электрического сопротивления, прочности. Ре-
комендуется для преобразователей средней мощности.
Сплав 8Ю
Характеризуется сочетанием наивысшего значения магнитострик-
ции насыщения, высокого удельного электрического сопротивления,
прочности. Сплав анизотропен. Высокое значение магнитострикции
наблюдается в продольном направлении листа и обусловлено обра-
зованием кристаллографической текстуры в процессе заключительной
термической обработки. Применение — то же, что и сплава 50КФ.
Сплавы 14Ю и 8Ю не содержат дорогостоящих и дефицитных ме-
таллов.
12. ТЕРМОМАГНИТНЫЕ СПЛАВЫ И МАТЕРИАЛЫ
Общая характеристика. Сплавы обладают сильной зависимостью
магнитной индукции от температуры вследствие близости точки Кюри
к температуре окружающей среды. Индукция убывает с ростом тем-
756
пературы по закону, близкому к линейному, с крутизной снижения
индукции от 30 до 60 Гс/град в области магнитных полей от 30 до
1500 Э (область магнитного насыщения или близкая к ней). Интер-
валы рабочих температур находятся в пределах от —60 до +170° С.
Сплавы или многослойные материалы на основе Fe—Ni содержат
30—38% Ni (сплавы) или 31—34% Ni (материалы). Для устранения
необратимых превращений в интервале рабочих температур и полу-
чения различных интервалов рабочих температур сплавы и состав-
ляющие многослойных материалов легированы одним или несколь-
кими элементами: хромом, марганцем, алюминием (табл. 86).
Назначение — магнитные шунты и дополнительные магнитные со-
противления в приборостроении и электронной технике, предназна-
ченные для устранения или изменения температурной зависимости
показаний приборов, содержащих магнитные цепи, бесконтактные
датчики температуры, детали тепловых реле.
Основные технологические данные. Сплавы и материалы можно
подвергать штамповке и резке. Дополнительный наклеп искажает
свойства, если он не является локальным. Сварка и пайка не могут
быть рекомендованы ни для одного термомагнитного сплава или
материала. Многослойные металлы нельзя подвергать механической
или химической обработке по поверхности листа из-за нарушения:
соотношения слоев и, следовательно, свойств.
Для повышения пластичности многослойных материалов при из-
готовлении деталей может быть рекомендована промежуточная
термическая обработка в вакууме при температуре 800—900°С в
течение 0,5—1 ч. Подвергать сплавы термической обработке с ана-
логичной целью во избежание потери свойств не рекомендуется.
Сплавы, как правило, применяют без термической обработки. В от-
дельных случаях термическую обработку по индивидуальному для
конкретной партии сплава режиму может проводить для коррек-
тировки свойств завод-поставщик или по его указанию потребитель.
Многослойные материалы применяют после термической обработ-
ки. Все сплавы и материалы, легированные хромом, обладают повы-
шенной коррозионной стойкостью при влажности 98% и темпера-
туре +40° С.
Структура. Все сплавы и составляющие многослойных материалов
представляют твердый раствор с г. ц. к. решеткой. Остаются одно-
фазными при охлаждении, по крайней мере, на 10° С ниже низко-
температурного конца интервала рабочих температур. По-видимому,
склонны к изменению ближнего порядка расположения атомов в
кристаллической решетке.
Физические свойства. Длительный отжиг (~ 500 ч) при темпе-
ратуре 200° С не влияет на величину проницаемости и на характер
ее температурной зависимости. Отжиг при температурах выше 500° С
влияет на термомагнитные характеристики по-разному в зависимо-
сти от исходного состояния сплава, от температуры, продолжитель-
ности выдержки, режима охлаждения после отжига.
Характерный для термомагнитных сплавов почти линейный ход
температурной зависимости индукции иногда обеспечивается неодно-
родным распределением намагниченности и температур Кюри по
объему образца или изделия. В случае неоднородного распределения
намагниченности термомагнитная Характеристика является резуль-
татом суммирования магнитных потоков микрообластей с различны-
ми точками Кюри.
157
ТАБЛИЦА 86. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
Марка сплава Содержание элементов, % Сортамент
Сг Ni Al
31НХГ 2,8— 31,0— — Горячекатаные и кова-
(ЭП544) 3,8 32,0 ные прутки диаметром
31НХ 3,0— 31,0— — 10—90 мм
(ЭП545) 3,8 32,0 (ЧМТУ 1-107—67)
32НХ (ЭП546) 3,0— 4,0 31,5— 32,5 —
ЗЗНХ (ЭП547) 3,0— 3,8 32,5— 34,0 —
38НХ 12,5— 14,5 37,0— 38,5 <0,05 Холоднокатаная лента, 0,8—1,5 мм (ЧМТУ 1-402—68)
ЗЗНЮ (ЭИ674) ’ 32,0— 33,5 1,0—1,6 Холоднокатаная лента, 1,2; 1,5 и 2,0 мм (ТУ 14-1-111—71)
ЗОН Г (ЭП456) — 29,5— 31,5 Холоднокатаная лента, 1,0—1,4 мм (ЧМТУ 1-372—68)
32Н6ХЮ 5,5— 6,5 31,0— 33,0 0,9—1,4 Холоднокатаная лента, 0,45—2,0 мм (ТУ 14-1-331—72)
ТКМ-08-1 2,0— 12,5 30,5— 31,5 <0,05 Холоднокатаные листы 0,75—3,0 мм (ВТУ1—66)
ТКМ-09-1 2,5— 12,0 30,5— 31,8 <0,05 ВТУ 2—66
ТКМ-012-1 4,5— 14,2 32,5— 33,5 <0,05 ВТУ 3—66
Т КМ-015-1 1,6— 14,2 32,5— 33,5 <0,05 ВТУ 4—66
ТКМ-015-2 1,6— 14,2 32,5— 33,5 <0,05 ВТУ 5—66
ТКМ-017-1 1,6— 14,2 32,5— 34,3 0,05 ВТУ 6—66
Примечание. У многослойных материалов указывается интервал кон-
центраций для составляющих.
* Железо — остальное.
ТАБЛИЦА 87. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
А. По ЧМТУ1-107—67
Марка сплава в поле 1400Э, Гс/Э ₽, %/град Рабочий интервал температур, °C
31НХГ 3,0—3,5 0,6-1,1 (-60) ч-(+70)
31НХ 3,51—4,1 0,6—1,0 (- 60) ч- (+ 90)
32НХ 4,11—5,2 0,3—0,7 (-60) ч- (+110)
ЗЗНХ 5,21—6,5 0,3—0,7 (_ 60)ч-(+160)
158
Продолжение табл. 87
Б. По ЧМТУ1-402—68; ЧМТУ1-372—68; ЧМТУ14-1-111 —71
та Ч С та сх Вюо» Ге, при темпе- ратурах, °C 1 и и о » S 8 1 + <4 1 и и ° о s S3 + 4- 1 и и о о С-1 00 4- + Ч в) ТУ
—20 4-20 +35 4-80
g g Гс
38НХ 2100— 3700 350— 2400 200— 1600 — 1800— 2400 350— 1300 — ЧМТУ 1-402— 68
ЗОНГ 3900— 5700 2100— 3500 1600— 2800 — 1500— 2100 350— 1300 — ЧМТУ 1-372— 68
ззню — 3000— 8000 — 1000— 5000 — — 2200— 4000 ТУ 14-1-111— 71
1АБЛИЦА 88. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Марка сплава Термическая обработка
конечная, обеспечивающая маг- нитные свойства промежуточная, для изготовления деталей (для снятия наклепа)
31НХГ, 31НХ, 32НХ, ззнх, Не требуется Не требуется
38HX, ЗОНГ Не требуется, но в отдельных случаях допускается по режи- му, указанному заводом-по- ставщиком Не допускается
32Н6ХЮ Не требуется Не допускается
1 КМ-08-1, ГКМ-09-1, ТКМ-012-1, ТКМ-015-1, ТКМ-015-2, ТКМ-017-1 Отжиг в вакууме 1000° С — 4 ч, охлаждение до 650° С со ско- ростью 100 град/ч, затем до 450° С — со скоростью 50 град/ч, до 350° С — со скоростью 25 град/ч, далее — со скоростью 25—150 град/ч Отжиг в вакууме 900° С — 30 мин. Нагрев и охлаж- дение — с произ- вольной скоростью
159
ТАБЛИЦА 89. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОМАГНИТНЫХ
СПЛАВОВ
Марка сплава р. Ом мм8 м V, г/см3 9с, °C Механические свойства сс-10в, 1/°С (20—400° С> НВ
а а о а Ю ат> кгс/мм8 в, % %
31НХГ 0,863— 0,919 8,04 90 46 20,5 43,3 77 15,6 —
31НХ 0,855 8,14 ПО 46,1 21,8 42,0 78,9 15,3 —
32НХ 0,851— 0,868 8,15 115 46,3 20,5 43,0 78,4 14,6 —
ззнх 0,840— 0,912 8,15 165 46,5 20,1 45,4 78,6 13,3 —
32Н6ХЮ 1,0 8,0 60 — — — — 180— 220
ТАБЛИЦА 90. ИНТЕРВАЛЫ РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР
И ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕРМОМАГНИТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Марка материала Интервал рабочих температур, °C Форма термомагнитной кривой
ТКМ-08-1 (—60) 4-(+82) ±10 Прямая
ТК.М-09-1 (—60) ±(+88) ±10 »
ТКМ-012-1 (—60)±( + 120)±10 »
ТКМ-015-1 (—60) ±(+145) ±10 »
ТКМ-015-2 (—60) ±(+145) ±10 Выпуклая
ТКМ-017-1 (—60)±(+170)±10 Прямая
160
ТАБЛИЦА 91. ТЕРМОМАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ФАКУЛЬТАТИВНО)
ПОСЛЕ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Темпера- тура, °C Намагниченность В-—Н (Гс) в поле 200 Э материала
ТКМ-08-1 ТКМ-09-1 ТКМ-012-1 ТКМ-015-1 ТКМ-015-2 TKM-017-I
—60 5400 ± ±400 — — — — —
—55 — — 5870 + ±400 6600 ± + 400 8120 + ±450 7350± ±400
—50 — 5400+ +400 — — — —
—40 4640 — — — — —
—30 — 4620 5030 5780 7400 6530
—20 3880 — — — — —
—10 — 3840 —— — — —
—5 — — 4190 4950 6600 ± ±500 5720
0 3120 — — — —
+10 — 3060 — — — —
+20 2360 — 3360 4120 5750 4900
+30 — 2280 — — — —
+40 1600 — — — — —
+45 — — 2520 3300 4810 4080
+50 — 1500 — — — —
+60 840 — — — — —
+70 480 720 1680 2470 3810 3270
+80 220 420 — — — —
+90 — 200 — — — —
+95 — — 840 1650 2720 2450
+110 — — 450 — — —
+120 — — 200 825 1460± + 600 1630
+135 — — — 420 650 —
+145 — — — 200 250 820
+160 — — — — — 400
И—1080
161
Неоднородное распределение намагниченности и точек Кюри
обусловлено такими факторами, как неоднородность внутренних на-
пряжений, ликвация, отклонения от структуры идеального твердого
раствора, наконец, может быть вызвана искусственно созданной не-
однородностью по составу, которой обеспечиваются, например, свой-
ства многослойных термомагнитных материалов.
Термомагнитные свойства сплавов и материалов описываются
термомагнитной характеристикой — зависимостью магнитной индук-
Рис. 189. Зависимость маг-
нитной проницаемости тер-
мокомпенсационных сплавов
в поле 1400Э от температуры
Рис. 191. Зависимость про-
ницаемости сплава 31НХ от
температуры в различных
полях
Рис. 190. Температурный коэф-
фициент магнитной проницае-
мости сплавов 31НХГ, 31НХ,
32НХ и ЗЗНХ в зависимости
от проницаемости при 20° С.
Поле 1400Э ,
Рис. 192. Зависимость тем-
пературного коэффициента
магнитной проницаемости от
напряженности поля в ра-
бочем интервале темпера-
тур
162
Рис. 193. Зависимость
В—Н сплава 32НХЮ
от температуры в по-
стоянном поле
Рис. 194. Зависимость магнитных
свойств сплава ЗОНГ в поле 100 Э
от температуры термической обработки
(выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе;
А — состояние без термической обра-
ботки) :
1 ~ В\ при —20° С; 1 — Вг при 20° С; 3 — Вг~Вг)
4 ~~ В5 при 35° С; 5 By—By
11*
163
ции или намагниченности в заданном поле от температуры, пред-
ставленной в виде графика (термомагнитной кривой) или таблицы.
Термомагнитные свойства в заданном поле и в определенном ин-
тервале температур описываются также перепадом магнитной ин-
дукции \В—В2—Bt, крутизной термомагнитной характеристики
K=\B!\t или температурным коэффициентом изменения индукции
или проницаемости:
О__ ^В_______Вг — в±_______Ц3 Hi
В20о Д/ 52о° Q Нго»
где ДВ — приращение индукции в заданном поле при изменении
температуры At=t2—fi, равное В2— Bt; В; и pi — индукция и про-
ницаемость при температуре ti, В2 и ц.2 — индукция и проницае-
мость при температуре t2; Bl<r и р20° — индукция и проницаемость
при температуре 20° С.
Коэффициент Р часто выражается в процентах на градус.
Магнитные свойства сплава 32НХЮ и многослойных материалов
ТКМ-08-1, ТКМ-09-1, ТКМ-012-1, ТКМ-015-1, ТКМ-015-2 и ТКМ-017-1
не нормируются (рис. 189—194).
13. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ
МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ
НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Fe—Ni
Аппаратура, содержащая магнитномягкие сплавы, во многих слу-
чаях работает при различных температурах. Поэтому температурная
стабильность магнитных свойств является, как правило, одним из ос-
новных требований к магнитным материалам. Магнитномягкие спла-
вы характеризуются значительно более высокой температурной ста-
бильностью основных магнитных характеристик по сравнению с вы-
сокопроницаемыми ферритами, что допускает возможность работы
сплавов в широком диапазоне температур. Опытные данные свиде-
тельствуют о разбросе характеристик температурной стабильности,
особенно значительном для группы сплавов с наибольшей магнитной
проницаемостью в слабых полях. Приведенные в табл. 92 данные яв-
ляются результатом статистической обработки измерений большого
числа плавок текущего заводского производства. На рис. 195, 196
приведены типичные температурные зависимости магнитных свойств
для сплавов 79НМ, 50Н, 50НП, 47НК и’МН.
Для группы сплавов с наибольшей магнитной проницаемостью
в слабых полях при толщинах ленты 0,05—0,2 мм температурная
стабильность ц™. и Нс может быть значительно улучшена путем за-
медленного охлаждения ниже 600° С. Для сплава 79НМ (79НМУ)
рекомендуется следующий режим стабилизирующей обработки: до
600° С по ГОСТ 10160—62, выдержка при 600° С в течение 1—2 ч,
охлаждение до 450° С со скоростью 50 град/ч, далее охлаждение
с выключенной печью. Обработка по указанному режиму обеспечи-
вает уровень и Нс не ниже требований ГОСТ 10160—62 при по-
ниженных значениях ра (12000—18000 Гс/Э) и повышенных значе-
ниях коэффициента прямоугольности Вг/Вт в малых полях
(см. рис. 196). В статическом режиме намагничивания изменения
Р-m и Нс в интервале —60--+100° С после стабилизирующей обра-
ботки ие превосходят ±(10—15)% относительно значений при 20° G
164
ТАБЛИЦА 92 ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ТИПОВЫХ МАГНИТНОМЯГКИХ СПЛАВОВ В ИНТЕРВАЛАХ ТЕМПЕРАТУР: —60++20; + 20++^);
+ 20- +120’ С
Группа сплавов Наименование сплавов Толщина ленты, мм Интервал температур, °C Изменения в % к 20°С
С наибольшей магнитной проницаемостью в сла- бых полях 79HM, 79НМУ, 80НМ, 80HXC, 77НМД, 81НМА, 77НВ 0,05— 0,35 (-60Ж+20) (+20) 4-(+60) (+20) 4-(+120) ттт W — о ООО +Н—F Ч Ю О) ООО -(104-60) +(54-20) +(54-30) +(104-60) -(54-15) -(104-30) ю'со'2 4- СО 05 00 +ТТ
С высокой магнитной проницаемостью и повы- шенной индукцией насы- щения 50H, 50НУ, 45Н 0,05— 0,35 (-60) 4-(+20) (+20)4-(+60) (+20)4-(+120) -(54-50) +(54-25) + (104-60) -(54-20) +(54-10) +(54-25) +(104-30) -(54-10) -(54-25) co'co'cS 4* 05 05 + +ТТ
С прямоугольной петлей гистерезиса 50НП 50НПУ 0,02— 0,1 (-60) 4-(+20) (+20)4-(+60) (+20)4-(+120) — <|15 <|10 < |20 ю О О 05 V V V СО4CO'S4 Ь 05 05 + +ТТ
34НКМП 40НКМПЛ 68НМП 0,02— 0,1 (-60)4-(+20) (4-20) 4- (+60) (+20)4-(+120) —- АДА 15 10 15 <115 <|10 <|15 11+ ьо ьо •I- -1- ^^5^5
35НКХСП 37НКДП 0,Ol- О.1 (-60)4-(+20) (+20)4-(+120). —- А А 10| 10| О о : W 1 1+ + >2^^
С постоянством прони- цаемости «л 47НК 40НКМПЛ 47НКХ, 64Н 0,Ol- О.1 (—60)4-(+20) (+20)4-(+60) (+20)4-(+120) Ю СО о •!• •!• 05 05 СО 1 Н—F ++1 'сЗ'ьЗ'ьэ •I- -1- — —
Рис. 195. Типичные зависимости магнитных свойств различ-
ных сплавов от температуры:
а — 79НМ толщиной 0,1 мм (сплошные линии — ускоренное
охлаждение, штриховые линии — замедленное охлаждение);
б — 50Н толщиной 0,1 мм (/) и 50НП толщиной 0,05 мм
(2)
Рис. 196. Температурная зависимость магнитных свойств сплавов
64Н (а) и 47НК (б)
Рис. 197. Зависимость маг-
нитной проницаемости спла-
ва 79НМ (толщина 0,1 мм)
от индукции после стабили-
зирующей обработки. Тем-
пература испытания: +20° С
(сплошные линии) и —60° С
(штриховые линии)
t°C
Рис. 198. Температурная за-
висимость начальной прони-
цаемости сплава 83НФ
Рис. 199. Относительные из-
менения основных магнит-
ных характеристик сплава
79НМ в интервале темпера-
тур (+20) 4- (—60° С) в за-
висимости от толщины лен-
ты (% к значениям при
20° С)
(см. рис. 195). В динамическом режиме намагничивания изменения
проницаемости в диапазоне индукций от 0,5—1 до 4—5 кГс не вы-
ходят за те же пределы (рис. 197).
Повышенной температурной стабильностью и Нс после мед-
ленного охлаждения в интервале температур 500—300° С характери-
зуются также сплавы 76НХД и 80НХ. Сплав 83НФ после медлен-
ного охлаждения характеризуется высоким уровнем начальной про-
ницаемости— 350004-50000 Гс/Э и ее относительно высокой ста-
бильностью в интервале —204- + Ю0°С; изменения в этом интер-
вале не выходят за пределы ±15% относительно значений при
20° С (рис. 198).
Для группы сплавов с наибольшей магнитной проницаемостью
в слабых полях температурная стабильность магнитных свойств
улучшается по мере уменьшения толщины ленты, особенно заметно
при переходе к толщинам менее 0,02 мм (рис. 199).
14. РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ
МАГНИТНОМЯГКИХ СПЛАВОВ
Изменение магнитных свойств при ядерной бомбардировке маг-
нитномягких сплавов умеренными дозами (до 1018 бн/см2) обуслов-
лено главным образом структурными изменениями, происходящими
непосредственно в процессе бомбардировки или при последующем
нагреве. Характер структурных процессов, а соответственно и изме-
нение магнитных свойств определяются составом сплава и его исход-
ным состоянием, видом и энергией бомбардирующих частиц, потоком
(число частиц/см2-с) и дозой (число частиц/см2) облучения, темпе-
ратурой сплава, наличием внешнего магнитного поля.
Наиболее существенное влияние на магнитные свойства сплавов
оказывает бомбардировка быстрыми нейтронами (би) с энергией
105—-107 эВ. В табл. 93 приведена оценочная радиационная стой-
кость ряда магнитномягких сплавов по экспериментальным резуль-
татам, полученным в Институте прецизионных сплавов. Приведены
также литературные данные по радиационной стойкости сплавов
16ЮХ и 49КФ. Все измерения свойств проводили при комнатной
температуре после облучения в отсутствие внешнего магнитного по-
ля относительно небольшой дозой 1016 бн/см2 в двух температурных
интервалах (величина потока в среднем составляла 1012 бн/см2-с).
Наибольшей чувствительностью к облучению обладают высоко-
проницаемые пермаллойные сплавы 79НМ, 80НМ, 77НМД и др.
в ленте толщиной 0,05 мм и более. ^Резкое. ухудшение магнитных
свойств происходит уже при дозах'10й—10бн/см2. В пределах
этой группы сплавов изменение свойств при облучении, как правило,
тем больше, чем выше их исходный уровень. Значительное ухудше-
ние свойств наблюдается и на сплаве 50Н.
Эффект бомбардировки сильно зависит от температуры сплава
в процессе облучения*. Бомбардировка при —100°С и ниже не
вызывает существенных изменений магнитных свойств. Однако при
последующем нагреве без облучения свойства значительно меняются.
В случае облучения при более высоких температурах свойства ме-
* Температура сплава в процессе облучения может значительно превышать
температуру окружающей среды за счет поглощения энергии ядерного излу-
чения.
168
ТАБЛИЦА 93 ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ БЫСТРЫМИ НЕЙТРОНАМИ
ДОЗОЙ IO'» бн/см2 НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
МАГНИТНОМЯГКИХ СПЛАВОВ
Толщина, ^тобл Н с об л Вг обл обл И с обл Бг обл
исх Нс исх &г исх исх исх Вг исх
Сплав мм
в интервале температур °C
50—100 100—200
89НМ >0,05 0,1—0,2 4,0—7,0 0,6—0,7 од 7,0—9,0 0,5—0,6
8GHM <0,01 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0
79НМ >0,05 0,2-0,3 2,0—5,0 0'6—0,7 0,1—0,2 3,0—7,0 0,5—0,6
7riHM <0,01 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0
77НМД >0,05 0,2—0,3 3,0—6,0 0,6—0,7 0,1—0,2 6,0—9,0 0,5-0,6
77НМД <0,01 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0
80НЮ’ <0,01 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 0,9-1,0 1,0—1,1 0,9—1,0
50Н >0,05 0,6—0,8 1,2—1,5 0,6—0,8 0,4—0,6 1,5—2,0 0,6—0,7
>0,05 0,9—1,0 1,0-1,1 0,9—1,0 0,9—1,0 1,0—1,1 0,8—1,0
С5НП >0,05 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 0,9-1,0 1,0—1,1 0,9—1,0
68НМП >0,05 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9-1,0
12Ю >0,05 —— —— — 0,9-1,0 1,0—1,1 0,9—1,0
16ЮХ >0,05 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 —— — —
49КФ >0,05 0,9—1,0 1,0—1,1 0,9—1,0 — — —
няются непосредственно в процессе бомбардировки, причем с повы-
шением температуры эффект усиливается.
В случае облучения во внешнем магнитном поле малыми дозами
при 100° С и выше наблюдается рост Вг и цт и падение /Л,.С увели-
чением дозы Цт падает, a ffc возрастает, величина" критической
дозы и величина эффекта для данного сплава зависят от темпера-
туры облучения.
Относительно высокой радиационной стойкостью при температу-
рах до 200° С обладают сплавы с высокими исходными значениями
коэффициента прямоугольности Br!Bm. Так, изменение магнитных
характеристик сплавов 80НМ, 77НМД и др. толщиной менее 0,01 мм
при облучении дозами до 10'7 бн/см2 не превышает 10%. При тол-
щине более 0,05 мм высокой радиационной стойкостью обладают
магнита отек стурованные сплавы 65НП, 68НМП, а также 50НП. Вы-
сокая стойкость сплавов с прямоугольной петлей гистерезиса соче-
тается с высоким исходным уровнем магнитных свойств. Таким об-
разом, исходный уровень свойств еще не определяет степени радиа-
ционной стойкости материала.
Среди других типов магнитномягких сплавов высокой стойко-
стью обладают 49КФ и трансформаторная сталь. Сплав 16ЮХ стоек
в случае облучения при температурах до 100° С, а сплав 12Ю —при
температурах 200—300° С.
Влияние облучения медленными нейтронами на магнитные свой-
ства^ сплавов выражёно относительно слабо. Важным следствием
такой бомбардировки является наведенная радиоактивность, особен-
но в том случае, если сплав содержит кобальт. Наведенная радио-
активность затрудняет работу обслуживающего персонала и может
оказать воздействие па окружающие устройства, например оптику,
вызывая ее помутнение.
При бомбардировке тяжелыми заряженными частицами (прото-
нами, дейтронами и др.') С" энергией 104—107 эВ качественно наблю-
169
дается та же картина изменения свойств, что и в случае облучения
быстрыми нейтронами. Однако надо иметь в виду малую проникаю-
щую способность этих частиц.
Бомбардировка 0-частицами и у-квантами с энергией 105—107 эВ
при температурах выше 50° С вызывает изменения свойств магнитно-
мягких сплавов, аналогичные тем, которые наблюдаются при бом-
бардировке быстрыми нейтронами. Однако эффективность по дозе
облучения примерно на два порядка ниже. В случае бомбардировки
при более низких температурах изменение свойств наблюдается при
последующем нагреве до 50—-100° С.
f Анализ экспериментальных данных показывает, что радиационно-
j стойкими являются те сплавы, структура которых не претерпевает
• существенных изменений в данных условиях облучения. Изменение
| условий облучения может привести к структурным изменениям,
I а соответственно и к изменению магнитных свойств сплавов. В свя-
I зи с этим при выборе сплава необходимо учитывать конкретные
| условия, в которых будет происходить эксплуатация.
СПИСОК. ЛИТЕРАТУРЫ
Авраменко М. Д., Баранова Н. А., Колпакова Н. П. — ФММ,
1971, т. 31, вып. 5, с. 1105—1107, с ил.
Авраменко М. Д., Баранова Н. А., Бородин В. И. и др. — «Аку-
стический журнал», 1968, т. 14, вып. I. с. 25—30 с ил.
Альтгаузеи О. Н., Булычева 3. Н., Безуглая Л. Н. и др.—
«Акустический журнал», 1966, т. 12, вып. 3, с. 283—287 с ил.
Альтгаузен О. Н., Семенова Н. А. — «Электричество», 1971, № 3,
с. 86—88 с ил.
АрцишевскиЙ М. А., Зусман А. И. — «Украинский физический жур-
нал», 1969, т. 14, № 10, с. 1737—1740 с ил.
АрцишевскиЙ М. А., Зусман А. И., Сизов Е. А.— «Сталь», 1971,
№ 10, с. 946.
Бозорт Р. М. Ферромагнетизм, М., ИЛ, 1956, 784 с. с пл.
Бородкина М. М., Песни В. С., Смирнова Л. Г. и др. — ФММ, •
1972, т. 33, вып. 6, с. 1188—1194 с нл.
Берензон Е. Г., Панина И. К-, Пшечен ко ва Г. В. и др. — «Элек- <
тротехннка», 1969, № 3, с. 54—57 с ил.
Булычева 3. Н., Г у р в и ч Е. И., Селисский Я- П. — В кн.: Приме-|
нение ультразвука в промышленности, М., Машгиз, 1959, с. 91—101 с ил. 1
Баранова Н. А., Бородин В. И., Шур Я. С. и др. — В кн.:|
Излучатели и приемники ультразвуковых колебаний и методы измерения!
акустических полей, ч. II, Изд. ЛДНТП, 1966, с. 125—134 с нл. I
Вонсовский С. В., Шур Я. С. Ферромагнетизм, М., Гостехиздат, 1948,]
816 с. с ил. I
Веселкова В. Н., Короткова Т. Г. — «Приборы и системы управле-1
ния», вып. 2, 1971, с. 37—38 с ил.
Гутовский И. Г. Авт. свид. № 198676. — «Бюл. изобр. н тов. знаков»,
1967, № 14, с. 100.
Зусман А. И. — «Электричество», 1965, № 5, с. 73—76 с ил.
Зусман А. И. — В кн.: Магнитные аналоговые элементы, М., «Наука», 1965,
с 186—188 с ил.
3 у с м а и А. И., Сизов Е. А. — «Металловедение и термическая обработ-
ка», 1970, № 8, с. 57—60 с ил.
Зусман А. И, — «Электричество», 1969, № 6, с. 77—79 с ил.
Зусман А. И. — ФММ, 1965, т. 20, № 1, с. 153—155 с ил.
Зусман А. И., Сизов Е. А., Эм миль К. В. — «Сталь», 1969, т. 7,
с. 623—625.
Зусман А. И., Пысин О. К., Розанова В. М. — В кн.: Современные-
металлы и сплавы в приборостроении. М., Изд. МДНТП им. Дзержинского,
1972, с. 74—76 С ил.
Зусман А. И., Пысри О. К-, Розанова В. М. и др. — В кн.: Маг-
нитные элементы автоматики и вычислительной техники. Н., «Наука», 1972,
с. 9—12 с нл.
Кифер И. И. Испытание ферромагнитных материалов, М., Госэнергоиздат,
1970, 360 с. с ил.
Лакомский В. И., Заборило О. С., Овчаров В. П. и др. — В кн.:
170
Проблемы специальной электрометаллургии. Киев — Москва, Изд. ВИНИТИ,
1971, с. 82—92 с ил.
Лившиц Б. Г. Физические свойства металлов и сплавов. Машгиз, 1956. 250 с.
с ил. _
Мартьянова К. Д. — Современные магнитномягкие материалы и их при-
менение, новые магнитные материалы для намоточных изделий. Изд.
МДНТП, 1957, выл. П, № 2605/И, с. 17—37 с ил.
Мартьянова К. Д., Скотников В. Я- Авт. свид. № 88343. — «Бюл.
изобр. и тов. знаков», 1967, № 3, с. 211.
Мартьянова К. Д-, Щербакова Т. И. —В кн.: Современные метал-
лы и сплавы в приборостроении, Изд. МДНТП, 1972, с. 77—79 с ил.
Мартьянова К» Д-> Щербакова Т. И. — В кн.: Магнитные элементы
автоматики и вычислительной техники, М., «Наука», 1972, с. 13—15 с ил.
Мартьянова К» Д.» Клевицкая Г. 3. — В кн.: Магнитные цифровые
элементы. М., «Наука», 1968, с. 226—232 с ил.
Мартьянова К. Д- — В кн.: Металловедение и термическая обработка
в приборостроении. Изд. МДНТП, 1968, с. 174—179 с ил. Магнитные свойства
металлов и сплавов. М., ИЛ, 1961. 456 с. с ил.
Магнитные элементы цифровой техники. М., «Энергия», 1964, 399 с. с ил.
Прецизионные сплавы. М., Металлургиздат, 1956 (ЦНИИЧМ. Сб. № 15).
Прецизионные сплавы. М., Металлургиздат, 1960 (ЦНИИЧМ. Сб. № 23).
Прецизионные сплавы. М., Металлургиздат, 1962 (ЦНИИЧМ. Сб. № 25).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1967 (ЦНИИЧМ. Сб. № 51).
Презиционные сплавы. М., «Металлургия», 1968 (ЦНИИЧМ. Сб. № 54).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1968 (ЦНИИЧМ. Сб. № 64).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1969 (ЦНИИЧМ. Сб. № 71).
Презиционные сплавы. М., «Металлургия», 1971 (ЦНИИЧМ. Сб. № 78).
Пузей И. М. — В ки. Материалы в машиностроении. Справочник. Т. 3. «Ма-
шиностроение», 1968, с. 238—274 с ил.
Пузей И. М., П л у ч е к В. Я-» Л евинзон В. X. — «Сталь», 1961, № 8,
с. 712—746 с ил.
Пшеченков а Г. В., Скоков А. Д. — «Упорядочение атомов и его влия-
ние на свойства», серия Металлофизическая. Вып. 20. Киев, «Наукова Дум-
ка», 1968, с. 225—228 с ил.
Пшеченкова Г. В., Скоков А. Д. — ФММ, 1966, т. 21, вып. 3,
с. 339—345 с ил.
Пшеченкова Г. В. «Вопросы радиоэлектроники». Серия 1, 1962, вып. 8,
с. 43—48 с ил.
Пшеченкова Г. В., Гурвич Е. И., Матвеев Ю. Е. н др. — «Во-
просы радиоэлектроники». Серия Ш, 1960, вып. 3, с. 62—66 с ил.
Пшеченкова Г. В., Гурвич Е. И., Матвеев Ю. Е. и др. — В кн.:
Кристаллизация, структура, термическая обработка и свойства сталей н
сплавов. М., Металлургиздат, 1960, с. 35—37 с ил.
Пшеченкова Г. В., Скоков А. Д. ФММ, 1962, т. 14, вып. 5,
с. 797—799 с ил.
Пшеченкова Г. В., Скоков А. Д. — «Электричество», 1965, № 4,
с. 81—83 с ил.
Пшеченкова Г. В., Пу т и м ц е в Б. Н., Моторин Ю. А. — «Метал-
ловедение и термическая обработка металлов», 1971, № 3, с. 58—60 с ил.
Пузей И. М., Клевицкая Г. 3., Зуева М. М. — «Известия АН СССР,
Металлы», 1971, № 4, с. 258—262 с ил.
Рабодзей А. Г., Зуева М. М. — «Электронная техника». Серия 1,
1968, вып. 7, с. 152—163 с ил.
Розанова В. М. — В ки.: Производство и свойства сталей и сплавов, вып. 55.
М., «Металлургия», 1967, с. 51—54 с ил.
Р ей н бот Г. — Технология и применение магнитных материалов. М., Госэнер-
гоиздат, 1963, 339 с. с ил.
Сизов Е. А. — В кн.: Тр. Всесоюзного научно-технического совещания. Ки-
ев, «Наукова Думка» 1964, с. 264—270 с ил.
Сизов Е. А, Альтгаузен О. Н., Арцишевский М. А. — В кн.:
Магнитные аналоговые элементы. М., «Наука», 1965, с. 180—185 с ил.
Скоков А. Д., Пшеченкова Г. В. — ФММ, 1968, т. 26, вып. 3,
с. 560—561 с ил.
Чернышев Е. Т., Чечурина Е. Н., Чернышева Н. Г. и др.—»
Магнитные измерения. Изд. Комитета стандартов мер и измерительных при-
боров при Совете Министров СССР, 1969. 248 с. с ил.
Глава II
ДЕФОРМИРУЕМЫЕ
МАГНИТНОТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
Все известные магнитнотвердые материалы можно разбить на
несколько групп, исходя главным образом из способа получения:
1) стали, закаливаемые на мартенсит;
2) литые дисперсионно твердеющие сплавы;
3) деформируемые сплавы;
4) порошковые (металлокерамические) материалы;
5) ферриты;
6) материалы на основе однодоменных частиц;
7) магнитодиэлектрики;
8) пленочные или тонкослойные материалы.
Наибольшее применение в технике получили литые сплавы на ос-
нове систем Fe—Со—Ni—Al (типа ЮНДК) и Fe—Ni—Al (типа
ЮНД), имеющие Нс от 400 до 2000 Э и (ВН)т примерно от
1 106 до 13-10е Гс-Э при высокой Вг — от 13,5 до 6,5 кГс. Зарубеж-
ными аналогами этих сплавов являются сплавы типа альнико, тико-
наль и альни.
Большое распространение имеют также ферриты бария (Яс«
«2—2,5 кЭ, Вг«3,2—3,7 кГс, (ВН)т «2,5—3,1 • 10е Гс-Э), мень-
шее — порошковые металлические материалы и стали, а материалы
групп 6—8 применяются лишь в специальных случаях.
В 60-е годы началось успешное развитие новых высококоэрцитив-
ных материалов на основе соединений редкоземельных металлов
кобальта. Их получают по специальной технологии с применением
сильных магнитных полей для магнитного текстурования и высоких
давлений для прессования порошков. На некоторых из таких соеди-’
нений к началу 70-х годов получены наивысшие значения /7с(~9кЭ)!
при (ВН)т «20-106 Гс-Э (SmCos) и ~23-106 Гс-Э (8т0,5Рго,5Со5)<
Частичное замещение кобальта медью позволяет получать литые'
сплавы с (ВН)т, близкой к сплавам Fe—Сс—Ni—Al (~ 10-106 Гс-Э),
но при более высокой Нс (~ 6 кЭ) и несколько меньшей Вг. Оче-
видно, что материалы на основе соединений типа RCo5 должны иметь
большое будущее.
Особое место среди магнитнотвердых материалов занимают де- Я
формируемые сплавы, которые удается получать в малых, а некото-
рые — даже в весьма малых (микронных) сечениях при самых раз-
личных магнитных и высоких механических свойствах. Металлурги- .
ческие заводы СССР выпускают большое количество различных
деформируемых сплавов, часть которых не имеет зарубежных аиа-5
логов. >
В настоящем справочнике впервые собраны систематические даН"- j
ные об отечественных деформируемых магнитнотвердых сплавах.|
Эти данные в значительной мере восполняют пробел, имеющийся^
в справочной литературе. f
В соответствии с тремя главными областями применения дефор- •
мируемых магнитнотвердых сплавов рассматриваются:
1. Сплавы для постоянных магнитов.
172
2. Сплавы для роторов гистерезисных двигателей.
3. Материалы для носителей магнитной записи.
В некоторых случаях, оговоренных в тексте, применение сплавов
не ограничивается областью, указанной в названии раздела. Кроме
того, некоторые сплавы для гистерезисных двигателей, имеющие
//с«30—50 Э, Вт~ 16—18 кГс при высокой прямоугольности петли
гистерезиса, могут быть рекомендованы для изготовления магнитно-
управляемых контактов средств связи.
При описании сплавов для постоянных магнитов приводятся так-
же справочные данные о магнитнотвердых сталях, получаемых
с применением методов деформации. Наряду с подробными данными
о сплавах, выпускаемых нашей промышленностью, в справочник
включены сведения о ряде других, в том числе новых деформируе-
мых сплавах. Включение таких данных в справочник позволило соб-
рать в нем сведения практически о всех известных в настоящее
время деформируемых магнитнотвердых сплавах.
1. СПЛАВЫ для постоянных МАГНИТОВ
Сплавы на основе систем Fe—Ni—Al
и Fe—Со—Ni—Al
Сплавы для постоянных магнитов на основе систем Fe—Ni—Al
и Fe—Со—Ni—Al являются дисперсионно твердеющими. Распад вы-
сокотемпературной 02-фазы приводит к образованию частиц сильно-
магнитной 0-фазы. Высокая коэрцитивная сила сплавов обеспечива-
ется малыми размерами (близкими к однодоменному) и высокой
анизотропией формы этих частиц. Поликристаллические сплавы под-
вергаются термомагнитной обработке, при которой частицы сильно-
магнитной 0-фазы выделяются вдоль тех направлений [100] слабо-
магнитной 02-фазы, которые совпадают с направлением приложен-
ного магнитного поля или близки к нему.
Магниты из этих сплавов применяются в электродвигателях, элек-
троизмерительных, радиотехнических и других приборах и устрой-
ствах, а также в аппаратуре специального назначения.
Деформированный сплав ЮНДК24 выпускается в виде горячека-
таных листов по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1499—70 (табл. 94—96).
Режим термической обработки деформированного сплава на вы-
сококоэрцитивное состояние состоит из двух операций:
I — закалка с температуры 1280—1300° С в поле напряженно-
стью 1000—1200 Э. Скорость охлаждения сплава регламентирована
только в интервале температур 900—700° С и составляет
~ 1—2 град/с;
II — ступенчатый отпуск при температурах 600 и 580° С с вы-
держками 2 и 8 ч соответственно.
При горячей деформации в сплаве не образуется кристалличе-
ской текстуры — сплав изотропен. В высококоэрцитивном состоянии
он обладает более высокими магнитными свойствами и большей
устойчивостью к климатическим, ударным и вибрационным воздей-
ствиям, а также более высокими механическими свойствами, чем
литые сплавы того же химического состава (рис. 200, табл 97, 98).
Это обусловлено отсутствием литейных дефектов в деформирован-
ном сплаве.
173
ТАБЛИЦА 94. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВА ЮНДК24
Марка сплава Содержание элементов, %
Ni Al Со Си S 1 Si с Мп
не более
ЮНДК24 литой (ГОСТ 9575—60) ЮНДК24 дефор- мированный 14,0 14,0 9,0 8,0 24,0 24,0 4,0 3,0 о,1 0,1 0,15 0,15 0,03 0,03 0,35 0,35
Примечания: 1. Допускаются отклонения от содержания Ni, Со н Си
±0,4%, А1 ±0,2%. 2. При соответствии магнитных свойств химический состав
может быть факультативным.
* Па основе железа.
ТАБЛИЦА 95. СОРТАМЕНТ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ЛИСТОВ, мм
(ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1499—70)
Толщина Допуск иа толщину Ширина Допуск на ширину Длина
3,0—10,0 ±0,5 180—220 ±10 150—500
11,0—16,0 ±1,0 150—170 ±10 150—500
ТАБЛИЦА 96. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ЮНДК24
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Состояние вг, Гс «с,э (ВН)тХ хЮ~6’ Гс-Э ГОСТ или ТУ
не менее
Литое Деформирован- ное 12 300 12 800 550 580 4,0 4,0 ГОСТ 9575—60 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1499—70 *
* Магнитные свойства могут колебаться в пределах: В г от 12 800 до 13 600 Гс,
Нс от 580 до 640 Э, (ВЦ) т от 4,5 до 5,8-10’ Гс-Э.
Деформированный сплав имеет следующие физические свойства:
V=7,35 г/см3
7^=1420° С,
Т =1200° С,
9^=870—890° С,
Вг= 12800—13000 Гс,
В^=15000 Гс,
77^=580—640 Э,
(677)^=4,5-5,5-10’ Гс-Э,
4=4—5,5-10’ гн/м,
а=11,3-10’ град-1,
Х=0,06 кал/(см-с-град),
ТКВг +0,025 : 0,02 град—1,
р=47-10—° ом-см,
г=0,59—0,63.
174
ТАБЛИЦА 97. ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
ДЕФОРМИРОВАННОГО И ЛИТОГО СПЛАВА ЮНДК24
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Вид испытания Снижение стабили- зированного магнит- ного потока Фост» мкс Снижение Н£ после всех видов испытаний, Э
деформи- рованные литые дефор- мирован- ные литые
Термоудар, 5 температурных циклов от —50 до +65° С с вы- держкой при каждой темпера- туре 2,5 ч 0 380—900 0—15 27—73
Виброустойчивость в диапазо- не частот от 20 до 120 Гц с пе- регрузками 1,6—4g в течение 60 ч 0 100—480 0—15 27—73
Ударная прочность 1200 уда- ров при перегрузке 35g 0 300—900 0-15 27-73
Механическая прочность при вращении в течение 6—10 мин (п= 15000 об/мин) 0-200 Нет данных 0—15 27—73
ТАБЛИЦА 98. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ЮНДК24
В ВЫСОКОКОЭРЦИТИВНОМ СОСТОЯНИИ
Состояние °из' кгс/мм2 %’ кгс/мм2 <4 , кгс/мм’ ан' (кгс-м)/смг
Деформированное . . 19,0 8,0 26,0 0,23
Литое 10,0 3,8 11,8 0,21
При облучении литого сплава типа ЮНДК24 быстрыми нейтро-
нами (5-Ю20 нейтрон/см2) магнитные свойства не изменяются; для
деформированного сплава радиационная стойкость не определена.
Деформированный сплав обладает рядом технологических осо-
бенностей. При деформации литой заготовки измельчается исходное
зерно, образуется мелкозернистая слоистая структура, понижается
твердость (рис. 201, 202), улучшается обрабатываемость.
В деформированном состоянии сплав обладает повышенными
пластическими свойствами при нагреве его вплоть до температуры
рекристаллизации (рис. 203), что позволяет применять горячую
штамповку и вырубку для изготовления заготовок магнитов
175
вКГ*,Гс
Рис. 200. Влияние де-
формации на магнит-
ные свойства сплава
ЮНДК24. Штрихо-
вые линии—литое
состояние, сплош-
ные — деформиро-
ванное
(рис. 204). Температура нагрева листов перед штамповкой может
выбираться от 800 до 1200° С в зависимости от толщины листов
и сложности конфигурации штампуемого изделия. Обработка элект-
рическими способами (например, электроэрозионная, анодномеха-
ническая, электрохимическая, ультразвуковая) также может быть
применена при изготовлении магнитов из деформированного сплава.
Деформированный сплав применяют при изготовлении магнитов
с повышенными требованиями к качеству поверхности (магнит —
зеркало); механической прочности (роторы); однородности магнит-
ных свойств и соосности геометрической и магнитной осей. Деформи-
рованный сплав целесообразно применять для изготовления тонких
плоских магнитов из листов толщиной 2—4 мм, так как такие изде-
лия наиболее трудно получать литьем.
Деформируемые сплавы 20НЮ, 22НЮ, 25НЮ системы Fe—Ni—-
Al—Nb, выпускаемые по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5800—57 в виде горя-
ТАБЛИЦА 99. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ
СИСТЕМЫ Fe—Ni—Al—Nb
Содержание элементов, %
Марка сплава С Si Мп Ni Nb ТУ
не более Al
20НЮ 22НЮ 25НЮ 0,05 0,05 0,05 0,4 0,4 0,4 0,6 0,6 0,6 19,5— 20,5 21,5— 22,5 24,5— 25,5 8,4— 9,6 8,4— 9,6 8,4— 9,8 3,7— 4,2 3,7— 4,2 3,7— 4,2 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5800—57 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5800—57 ТУ 14-1-157—72
* На основе железа.
176
Рис. 201. Макрострук-
тура сплава ЮНДК24
в различных состоя-
ниях:
а — литое; б — деформи-
рованное; в — деформиро-
ванное высококоэрцитив-
ное состояние
чекатаных листов, предназначены для дешевых малогабаритных по-
стоянных магнитов (табл. 99—101).
Сплавы приобретают высококоэрцитивное состояние после охлаж-
дения от высокой температуры с критической скоростью. Зависи-
мость магнитных свойств сплава 25НЮ от скорости охлаждения
с температуры 1200° С для образцов двух сечений приведена на
Рис. 205 и 206.
12—Ч 080 т
Рис. 203. Механические
свойства деформирован-
ного сплава ЮНДК24
при высоких температу-
рах
Рис. 202. Твердость спла-
ва ЮНДК24 при различ-
ных температурах:
1,2 — деформированное и ли-
тое состояние до термической
обработки на высококоэрци-
тивное состояние; 3 — после
нее
Рис. 204. Заготовки магнитов, вырубленные из листов сплава
ЮНДК24 различной толщины
I
Если невозможно создать необходимую скорость охлаждения,
можно производить закалку с последующим отпуском. При этом
коэрцитивная сила несколько снижается, а остаточная индукция
повышается (рис. 207 и 208).
Твердость сплавов после горячей прокатки 40—45 HR.C, а в вы-
сококоэрцитивном состоянии 50—55 HR.C. Детали из сплавов могут
быть изготовлены горячей штамповкой, а также электроэрозионной
или аиодномеханической резкой
178
43d
Рис. 205. Магнитные
свойства и твердость
сплава 25НЮ при
разных скоростях ох-
лаждения с темпера-
туры 1200° С (сечение
образцов ЗХЮО мм)
55
f2
fO
500
200
100
Mc,3
400
45
fa
7
Струя Воздух Печь
О
Масло
азота
Рис. 206. Магнитные
свойства и твердость
сплавов 25НЮ при раз-
личных скоростях охлаж-
дения с температуры
1200°С (сечение образ-
цов 10X15 мм)
12*
179
В высококоэрцитивном состоянии сплавы обрабатывают шлифов-
кой или специальным режущим инструментом (баллас, боразон,
алмаз).
Рис. 207. Зависимость маг-
нитных свойств сплава
25НЮ от температуры за-
калки в масле и последую-
щего отпуска:
/ — без отпуска; 2— отпуск при
600’ С, 4 ч; 3—отпуск при 600° С,
12 ч
Рис. 208. Зависи-
мость магнитных
свойств сплава
25НЮ от продол-
жительности от-
пуска (предвари-
тельная закалка в
масле с 1200° С)
при 600 (7) и
700°С (2)
Для постоянных магнитов с повышенной энергией может при-
меняться также деформируемый сплав 24КНЮ, содержащий 24% Со;
14% Ni; 7%Al; 3% Си и 1% Nb. Сортамент сплава аналогичен ука-
занному в табл. 101. Штамповка (высечка) сплава 24КНЮ возмож-
на только в горячем состоянии. Зависимость свойств от режимов
180
Рис. 209. Зависимость
магнитных свойств спла-
ва 24КНЮ от температу-
ры нагрева при термо-
магнитной обработке —
отпуск при 600° С, 2 ч.
Цифры на кривых — со-
держание ниобия, %
Рис. 210. Зависи-
мость магнитных
свойств сплава
24КНЮ от темпе-
ратуры изотерми-
ческой выдержки
при термомагнит-
ной обработке.
Цифры на кривых
содержание нио-
бия, %. Исходное
состояние — нагрев
1300° С, отпуск
— 2 ч
Рис. 211. Кривые размагничивания и магнитной энергии сплава
24КНЮ после различной изотермической выдержки при 650° С:
( — 30 мин; 2 — 60 мин; 3—120 мин; 4 — 30 мин+отпуск 600° С, 7 ч; 5 — 60 мин +
чтпуск 600° С, 7 ч; 6 — 120 мии + отпуск 600° С, 7 ч
181
ТАБЛИЦА 100. СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ
20НЮ, 22ИЮ И 25НЮ
ПО ЧМТУ 5800—57, мм
Толщина Допуск по тол- щине Ширина Допуск по ширине Длина
1,5 ±0,10 35—120 ±15 >250
2,0—3,0 ±0,15 35—120 ±15 >250
4,0—6,0 ±0,25 35—120 ±15 >250
8,0—10,0 ±0,50 35—120 ±15 >250
ТАБЛИЦА 101.
НОРМИРУЕМЫЕ
МАГНИТНЫЕ
СВОЙСТВА
СПЛАВОВ 20НЮ,
22НЮ И 25НЮ
(ЧМТУ 5800—57)
Марка сплава э Вг, 1 =
20НЮ 150— 8000—
180 7000
22НЮ 220— 8000—
260 7000
25НЮ 400— 6000—
500 5000
Рис. 212. Кривые размагничивания и магнитной энергии
сплава 24КНЮ при различной напряженности поля тер-
момагнитной обработки (нагрев 1300° С, температура
изотермической выдержки 650° С, отпуск 600° С, 2 ч)
термомагнитной обработки представлена на рис. 209—211. Величина
напряженности поля при термомагнитной обработке также влияет
иа магнитные свойства (рис. 212).
Сплавы на основе кобальта, железа
и драгоценных металлов
Из деформируемых высококоэрцитивных сплавов кобальтплати-
новые сплавы обладают наиболее высокой Нс-. до 5,4 кЭ на поли-
кристаллических образцах и 7 кЭ на образцах, вырезанных из моно-
182
кристаллов вдоль направления [111]. На монокристаллах кобальт-
платинового сплава полечено рекордное значение (ВН)т —
14,2-10° Гс-Э. Высокая пластичность кобальтплатиновых сплавов
позволяет изготовлять из них детали практически любой конфигу-
рации и размеров, включая проволоку и фольгу микронных толщин.
Из-за высокой стоимости эти сплавы применяют главным образом
для миниатюрных и даже сверхминиатюрных магнитных систем, ча-
ще всего в виде тонких дисков с отношением высоты к диаметру
меньше единицы.
Область высококоэрцитивных сплавов на диаграмме состояния
Со—pt расположена вблизи эквиатомного состава [23—26% (по
массе) Со]. Магнитное твердение происходит в результате фазового
превращения ниже 825° С с образованием сверхструктуры типа
CuAu-I (упорядоченная, тетрагональная гранецентрированная ре-
шетка). Упорядоченная фаза имеет высокое значение константы маг-
нитной кристаллографической анизотропии Aj ~ 107 эрг/см3, что
и обусловливает магнитную жесткость таких сплавов. Химический
состав н магнитные характеристики сплавов, нашедших применение
в СССР и за рубежом, приведены в табл. 102.
ТАБЛИЦА 102. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Со—Pt
ПОСЛЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
>20000 Э
Содержание элементов, % (ат.) tc о S д О) СП £ О о *” О) в Эо ’р0
Pt Со Pd
48—49 51—52 — lo- ll,7 7000— 7900 2800— 3900 3400— 5000 3000— 2250 1,15 — 520— 530
Состав —близ- кий к экви- атомному — 9,2 6400 4800 3400 2700 1,13- 1,16 0,042 500
48—45 50 2—5 9,5— 10,5 6200— 7200 4000— 5000 — — 1,1— 1,2 — 550
— среднее значение температурного коэффициента магнитной индукции
при нагреве до 100° С.
В нашей стране кобальтплатиновый сплав ПлК—78 изготовляют
в виде прутков — по ЦМТУ № 07-77—67 и в виде полос — по ЦМТУ
№07-82—68. Сортамент сплава указан в табл. 103 (по согласованию
сторон могут быть изготовл.ены отдельные партии сплава иного
сортамента).
Техническими условиями регламентируется химический состав
сплава: 76,5—79,5% Pt, остальное— кобальт. Термическая обработ-
ка на высококоэрцитивное состояние производится у потребителя.
183
ТАБЛИЦА 103. РАЗМЕРЫ ПРУТКОВ И ПОЛОС ИЗ СПЛАВА ПлК-78
Диаметр или толщина, мм Допускаемые отклонения по диаметру или толщине, мм Ширина, мм Допускае- мые от- клонения по шири- не, мм Длина, мм ТУ
Диаметр:
2,5 ±0,2 — — 100 ЦМТУ
7,0 ±0,5 — — 100 № 07-77—67
8,0 ±0,5 — — 100
9,0 ±0,5 — — 100
14,0 ±0,5 — — 100
Толщина:
3,0 ±0,5 —0,2 Кратно 11,0 4-1,0 50 ЦМТУ № 07-82—68
3,7 +0,5 —0,2 Кратно 7,0 + 1,0 Кратно 14,5
Со, °/<> (ат)
20 25 30
Со, % (по массе)
Рис. 213. Зависимость Нс, ВТ и (ВН)т от содержа-
ния кобальта в сплавах Со—Pt
Максимальной Н,- — до 5000 Э обладает сплав приблизительно
стехиометрического состава при (ВН)т порядка 9,2—10,5-10е Гс-Э
(рис. 213, см. табл. 102).
Максимальной магнитной энергии 9,2-10s Гс-Э соответствует ра-
бочая точка с координатами Вд = 3400 Гс и Нл = 2700 Э (рис. 214).
184
В этих наиболее выгодных условиях работают магниты с отношени-
ем —1,2. Значения р,- в трех точках кривой размагничивания
следующие:
—2000 —3000 —3600
4000 2800 1900
1,13 1,14 1,16
я,
в.
цг
Э................
Гс...............
Высокие магнитные свойства обычно получают с помощью конт-
ролируемого охлаждения (1—10 град/мин) от 1000° С и дополни-
тельного отпуска или непосредственно после охлаждения с крити-
ческой скоростью при изотермиче-
ской закалке с той же температу-
ры в соляную ванну с температу-
рой 660° С. После резкой закалки
или холодной деформации даже с
высокой степенью обжатия отпу-
щенные сплавы имеют более низ-
кие свойства. При тех же услови-
ях термической обработки, но при
увеличении содержания кобальта
на 1,5—2% (ВН)т может быть по-
вышена до 11,7-10® Гс-Э, а Вг —
до 8000 Гс, при несколько мень-
ших значениях На. При неболь-
ших отклонениях от оптимального
состава максимальный уровень
Яс = 5000 Э может быть достигнут
с помощью изотермического отпу-
ска, по при этом (ВН)т не пре-
вышает 8—9-Ю6 ГсЭ (рис. 215).
Термически обработанные спла-
вы сохраняют свои магнитные
свойства после длительной вы-
держки (1000 ч) при температу-
рах до 350° С. При пагреве до
100—120° С изменение Вг обрати-
мо и составляет примерно 4%
(температурный коэффициент ин-
дукции ав =0,042%). При более
высоких температурах магнитный
поток намагниченных образцов
Рис. 214. Кривые размагни-
чивания и магнитной энер-
гии сплава Со—Pt с 50%
(ат.) Со
резко уменьшается в течение первых пяти минут изотермической вы-
держки. Дальнейшее увеличение продолжительности выдержки до
1000 ч практически не оказывает существенного влияния. По этой
причине магниты, предназначенные для работы при повышенных тем-
пературах, стабилизируют в течение нескольких часов при наиболее
высокой рабочей температуре.
Физические и механические свойства кобальтплатиновых сплавов
с 23—25% (по массе) Со после закалки и оптимальной термической
обработки приведены в табл. 104.
Кобальтплатиновые сплавы пластичны в закаленном (неупорядо-
ченном) состоянии. Температурный интервал горячей деформации
1000—1100° С. С этих же температур необходима закалка перед хо-
лодной деформацией. Недостаточно резкое охлаждение приводит к
/85
Рис. 215. Зависимость Яс, Вг и (ВН) т сплавов Со—Pt от времени выдерж-
ки (т) при 600° С после охлаждения от 1000° С со скоростью 1,3 град/с при
различном содержании кобальта, % (ат.):
1 — 46,49; 2 — 48,0; 3—54,0
Рис. 216. Зависимость твердости сплава с 21,8% (по массе) Со [48% (ат.)1 от
длительности выдержки при разных температурах, °C
186
ТАБЛИЦА 104. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
КОБАЛЬТПЛАТИНОВЫХ СПЛАВОВ [23—25% (ПО МАССЕ)
Со, ост. Pt]
Термическая обработка V, г/см3 а20—300° С —1 град р, мкОм-см
Закалка с 1000° С в воде 15—16 9,3—11,4-Ю-6 40—42
Оптимальная 15-16 9,3—11,4-10—6 28—30
Продолжение табл. 104
Термическая обработка кгс/мм3 HV, кгс/мм’ °В' кгс/мм2 СТР- кгс/мм’
Закалка с 1000° С в воде 170—210
Оптимальная 20 000 305—315 86 73
хрупкости и повышает твердость, которая при оптимальном отпуске
возрастает более чем в 1,5 раза (рис. 216).
Сплавы с максимальной Нс имеют 30HRC и повышенную хруп-
кость. Минимальным р (28 мкОм-см) обладает сплав стехиометри-
ческого состава в упорядочен-
ном состоянии, максимальным
(46 мкОм-см) — закаленный сплав
с 35% (ат.) Со. Удельный вес
уменьшается с 18,04 до 12,6 г/см3
с увеличением содержания кобаль-
та от 30 до 72% (ат.).
В последние годы (ВН)т ко-
бальтплатиновых сплавов была
значительно повышена путем ра-
ционального подбора легирующих
элементов и режима термической
обработки. Результаты лаборатор-
ных исследований в этой области
не нашли еще отражения в про-
мышленном производстве. Данные
по химическому составу и терми-
ческой обработке сплавов с (ВН)т
выше 9,5-10е Гс-Э сведены в
табл. 105. При сложном легирова-
нии железом, никелем и медью с
применением двойной термической
обработки была показана возмож-
ность повышения (ВН)т до 13,5—
14,5-10е Гс-Э. Замена 2-4% (ат.)
Pt палладием повышает 0С на
50 град и значительно уменьшает
Рис. 217. Изменение рабочего маг-
нитного потока сплавов Со—Pt и
Со—Pt—Pd в зависимости от тем-
пературы (выдержка 5 мин)
/57
ТАБЛИЦА 105. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, % ( ат.), ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
о? СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Со—Pt ПРИ (ВИ)т>9106 Гс-Э
Содержание элементов, % Термическая обработка Нс, КЭ вг кГс (ВЮОТ, 10 6ГС-Э
Pt Со Pd Fe | Ni Си
47,5 52,5 — — — — Изотермическая закалка с 1000 до 600° С, выдержка 15—50 мин 3,9 7,9 11,7
49 51 __ — Изотермическая закалка с 1000 до 680—720° С + отпуск при 600° С с выдержкой 20—60 мин 5,0—5,2 7,0—7,2 12,0— 12,5
48—45 50 2—5 '—- — — Охлаждение со скоростью 14— 20°/мин с 1000 до 600° С, выдерж- ка 1—5 ч 4,0—5,0 6,2—7,2 9,5— 10,5
50 40—45 — 5—10 — — — 4,2—4,8 7,1—7,4 11—12
20—50 20—50 — 5—10 — — Изотермическая закалка с 900 до 620° С + отпуск при 600—650° С 4,0—4,4 7,7—8,0 10,5
49,5 44,5 — 5 1 — То же — — 13,5
49,45 44,5 5 1 0,05 » » — — 14,5
потери магнитного потока при низкотемпературном нагреве
(рис. 217). (ВН)т порядка 8-106 Гс-Э при 77с=2300 Э и Вг =
= 8800 Гс была получена на литом тройном сплаве Fe—Со—Pt
с 35% (ат-) pt и 5—10% (ат.) Со.
Влияние холодной деформации на магнитные свойства кобальт-
платиновых сплавов, легированных другими элементами, мало изу-
чено. Чередование холодной деформации и циклической термической
обработки приводит к повышению магнитной энергии в сплавах со
значительно меньшим содержанием платины при сохранении высо-
ких механических свойств.
Высокими магнитными свойствами и способностью к холодной
деформации обладают также бинарные сплавы Fe—Pt и Fe—Pd.
Магнитная жесткость этих сплавов, так же как и сплава Со—Pt,
связана с тетрагональной упорядоченной фазой, имеющей высокую
константу магнитокристаллической анизотропии. В сплаве Fe—Pt
вблизи эквиатомного состава упорядочение протекает настолько
быстро, что его не удается подавить закалкой.
Холодная деформация может быть использована не только для
изменения формы и размеров сплавов, но и для формирования маг-
нитных свойств. Сочетанием холодной деформации (90—92%), при
которой происходит разупорядочение, с отпуском при 400° С могут
быть получены Дс = 4,6 кЭ, Вг = 6,2 кГс, (В//)т = 7,6—8,4-106 Гс-Э.
За счет повышения остаточной индукции и снижения коэрцитивной
силы (ВН)т может быть увеличена до 10—11-106 Гс-Э.
В системе Fe—Pd область высококоэрцитивных состояний на-
ходится в районе 26—46% (ат.) Pd. Деформация перед отпуском
позволяет избежать быстрого роста зерен и получать значения Н,- =
= 800—1000 Э при Вг= 10000 Гс и (ВЛ) т = 3,8-10е Гс-Э. Отпуск
на оптимальные магнитные свойства производят при температурах
около 400° С после холодной деформации с обжатиями 40—50%.
Сплавы на основе системы Fe—Со—V
Железокобальтванадиевые сплавы для малогабаритных магнитов
выпускают по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5009—55, ЧМТУ 1-523—68 и ГОСТ
10994—64 —марки 52КФА, 52КФБ и 52КФВ и по ЧМТУ/ЦНИИЧМ
17—58.— марка 52КФТМ.
Химический состав сплавов и гарантируемые магнитные свойства
сплавов, поставляемых по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5009—55, приведены
в табл. 106, 107.
ТАБЛИЦА 106. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ ГРУППЫ 52КФ
(ЧМТУ 5009—55)
Содержание элементов, %
Марка сплава Со V Мп Si Ni с s р
не более
52КФД 51,0—53,0 12,6—13,5 1,0 1,0 1,0 0,20 0,035 0,035
52КФБ 51,0—53,0 11,6—12,5 1,0 1,0 1,0 0,20 0,035 0,035
521<фв 51,0—53,0 10,0—11,5 1,0 1,0 1,0 0,20 0,035 0,035
основе железа.
189
ТАБЛИЦА 107. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
СПЛАВОВ 52КФ* ПО ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5009—55
Марка сплава нс, э | вг Г* Нс-Вг, 10» Э Гс
не менее
500 6 000 3
52КФА 350 6 000 2,3
350 8 500 3
52КФБ 300 7 500 2,4
300 10 000 3
52КФВ 220 10 000 2,4
* В числителе приведены магнитные свойства для проволоки, в знаменате
ле — для листа.
Сплавы изготовляют в виде проволоки диаметром 0,5—3,0 мм,
полос и лент толщиной от 0,2 до 1,3 мм. По ЧМТУ 1-523—68 по-
ставляют ленту и полосу толщиной 0,4~0'03 мм, шириной 20±0,1 мм
из сплава 52КФБ.
Сплавы типа 52КФ относятся к сплавам с у^а-превращением.
Их магнитные свойства формируются в процессе холодной дефор-
мации и отпуска. После холодной деформации сплавы имеют твер-
дость 32—40 HRC и допускает механическую обработку (например,,
резку, штамповку-высечку и др.). Твердость сплавов после отпуска-
равна 55—62 HRC в зависимости от температуры отпуска. При оп-
Рис. 218. Зависимость коэрцитивной силы сплавов типа 52КФ (тол-
щина 0,7 мм) от температуры отпуска. Цифры на кривых — содер-
жание ванадия, %. Образцы вырезаны вдоль (а) и поперек (б) на-
правления прокатки
190
Рис. 220. Кривые размагничивания и магнитной энергии сплавов
типа 52КФ (отпуск 600° С, 1 ч) в виде проволоки (сплошные линии)
и листа (штриховые линии)
шмальных температурах, когда .имеется максимальная коэрцитив-
ная сила, твердость равна 58—62 HRC.
По ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5009—55 и ЧМТУ 1-523—68 сплавы в виде
проволоки и ленты поставляют после холодной деформации. От-
пуск проводят у потребителей на готовых деталях.
Сплавы группы 52КФ анизотропны: магнитные свойства в на-
правлении холодной деформации значительно выше свойств в пер-
пендикулярном направлении (рис. 218, .219). Магнитные свойства
проволоки значительно выше свойств листовых материалов тех же
сплавов, что обусловлено различием напряженного состояния в про-
пессе холодной деформации и различием структуры (рис. 220).
191
Сплав 52КФТМ имеет следующий химический состав, %: 52—
54 Со, 11,7—13,0 V, =sc0,2 С, 1,0 Si, 1,0 Мп, остальное железо.
Сортамент — прутки диаметром 1,0—3,0 мм, длиной не менее 600 мм.
Сплав подвергают специальной термомеханической обработке, после
которой не требуется проводить дополнительной термической обра-
ботки у потребителей. Гарантируемые техническими условиями
ЧМТУ/ЦНИИЧМ 17—58 магнитные свойства следующие: Яс^400Э,
Вг^ЭООО Гс, Яс-Вг^4,3-106 Э-Гс. Фактические магнитные свой-
ства зависят от сечения и режима термомеханической обработки.
При меньших сечениях, т. е. при большей холодной деформации,
значения остаточной индукции выше при тех же значениях коэр-
цитивной силы. Так, например, при /7с=400 Э прутки диаметром
1,0 мм имеют Вг= 11000—11500 Гс, диаметром 2,5 мм 10000—10500 Гс.
При /7с=500 Э прутки диаметром 2 мм имеют Вт — 10000 Гс, диа-
метром 3,0 мм 9000 Гс.
Из прутков сплава 52КФТМ детали можно изготовить только
резкой специальными методами (например, камнем, электроэрози-
ей, анодномеханическим) и шлифовкой, так как их твердость равна
58—62 HRC.
Термомеханическая обработка прутков из сплава 52КФА позво-
ляет получить 77с = 550—600 Э при В,=7000—8000 Гс. Материал
с таким сочетанием свойств целесообразно применять для деталей
малой длины.
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Мп
Сплав 12ГН (Г12НЗ) выпускают в виде, холоднокатаных листов
или полос толщиной 0,8 мм по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 235—60. Химиче-
ский состав сплава, %: Н,5—12,5 Мп; 3—4 Ni; 0,8—1,2 Мо; 1,2—
1,7 V. Возможна замена ванадия на молибден (2,5—3,0% Мо).
Сплав после холодной деформации с суммарным обжатием не
менее 90% и отпуска имеет следующие магнитные свойства: 77с =
= 180—200 Э, Вг = 8000—7000 Гс. В отличие от сплавов системы
Be—Со—V после отпуска сплав 12ГН сохраняет высокую пластич-
ность и может подвергаться дополнительной холодной деформации •
и механической обработке.
Сплавы на основе систем Си—Ni—Со и Си—Ni—Fe
Сплавы этой группы деформируются в холодном состоянии, но .
не деформируются в горячем. Сплавы Си—Ni—Со (кунико) изо-
тропны, а Си—Ni—Fe (кунифе) — анизотропны: ось легкого намаг-
ничивания у них совпадает с направлением деформации. Состав
и свойства известных сплавов приводятся в табл. 108, 109.
ТАБЛИЦА 108. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВЫСОКОКОЭРЦИТИВНЫХ
СПЛАВОВ Си—NI—Со и Си—NI—Ее, %
Марка сплава Си Ni Со Fe Марка сплава Си Ni Со Fe
Ку нико-I 50 21 29 Кунифе-1 60 20 — 20
Кунико-П 35 24 41 — Кунифе-П 50 20 2,5 27,5
192
1Л13ЛИЦА 109. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ Си—Ni—Со
и Си—NI—Ее____________________________________
д(\арка сплава Нс, Э Гс (ВН)т 10 6, Гс-Э 0С, °C р, мк-Ом-см °В. кгс/мм8 НВ V’ г/см3
ут-ШКО-1 710 3400 0,85 885 24 70 200 8,3
Кунико-П 450 5300 0,99 — 24 70 200 8,3
Кучифе-1 590 5300 1,85 410 18 70 200 8,6
Кснифе-П 260 7300 0,78 — 18 70 200 8,6
Высокую коэрцитивную силу сплавы Си—Ni—Со и Си—Ni—Fe
приобретают в результате дисперсионного твердения при отпуске.
Холодная деформация создает в сплавах Си—Ni—Fe кристаллогра-
фическую текстуру, которая усиливается при отпуске и приводит
к появлению магнитной текстуры. Отжиг в магнитном поле не улуч-
шает свойств сплавов из-за малости 0с в сравнении с температурой
распада. Наилучшие магнитные свойства получают при невысокой
степени холодной деформации (~10%).
После выплавки сплавы разливают в прутки или сутунки, кото-
рые подвергают холодной деформации с промежуточными отжига-
ми. Окончательную и промежуточные термические обработки прово-
дят в защитной атмосфере из-за склонности сплавов к окислению.
Сплавы Си—Ni—Со и Си—Ni—Fe изготовляют небольшими пар-
тиями в виде проволоки, полосы или листов. Их применяют для
мелких постоянных магнитов. Сплавы могут быть использованы так-
же в качестве носителей магнитной записи.
Техническими условиями ТУ № 276—60 предусмотрен выпуск
полос толщиной 1,8 и 2,6 мм из сплава кунико, химический состав
которого по ТУ 276—60 следующий, %:
Ni Со Си Мп С Si Mg
19—23 27—31 Ост. <1,0 <0,15 <0,2 <0,1
Соответствие химического состава гарантируется заводом-изго-
говителем. Магнитные свойства сплава после термообработки (фа-
культативно): 13:2500 Гс, Z7c3s500 Э. Механические свойства тех-
ническими условиями не регламентируются.
Сплавы на основе системы Fe—Сг—Ni
Сплавы этой группы обладают коэрцитивной силой 200—800 Э,
остаточной индукцией 14'—2 кГс, пределом прочности 180—
300 кгс/мм2, упругостью, близкой к пределу прочности, и высокой
коррозионной стойкостью. Сплавы имеют очень высокую пластич-
ность в высококоэрцитивном состоянии.
Назначение — малогабаритные постоянные магниты, работающие
в тяжелых климатических условиях и подвергающиеся ударным,
вибрационным и другим нагрузкам; упругие элементы с заданной
степенью магнитной жесткости; пружины, сетки, амортизаторы,
упрочняющий материал для композитных материалов, оплетки или
Рукава шлангов и др.
Сплавы изготавливают в виде проволоки диаметрами от 0,02
по 2,0 мм или ленты толщиной от 0,005 до 1,0 мм. Магнитные свой-
1080
193
сТва имеют отчетливо выраженную анизотропию. Однако лента Тол-
щиной от 0,1 до 1,0 мм может изготовляться с анизотропией, не
превышающей 10%. Сварка и пайка допустимы при температуре ие
выше 500° С. Нагрев до более высокой температуры приводит к не-
обратимому ухудшению свойств.
Структура состоит из немагнитной г. ц. к. у-фазы и ферромаг-
нитной мартенситной о. ц. к. a-фазы. Структура, обеспечивающая тре-
буемые свойства, формируется при холодной деформации и отпуске,
в процессе изготовления сплава. Сплавы устойчивы против коррозии
в течение 92 суток при 98%' влажности и температуре +40° С и
56 суток в морском тумане при 100% влажности и температуре
25—40° С. Воздействие температур от —100 до +350° С не меняет
ни магнитных, ни механических свойств сплавов. После нагрева до
500° С изменение свойств не превышает 10%. Сортамент, магнитные
и механические свойства сплавов приведены в табл. ПО.
ТАБЛИЦА 110. СОРТАМЕНТ, МАГНИТНЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА Ее—Сг—Ni СПЛАВОВ
Сортамент Диаметр или толщина, мм Магнитные свойства Механические свойства
1Нс’ Э Вг, кГс <%• кгс/мм2 °в узла^ав’ не менее
Проволока 1,0—2,0 200—350 350—600 12—7 7—5 180—300 200—350 —
0,1—0,9 250—400 400—750 14—7,5 8,5—4 200—350 200—330
0,02—0,09 250—400 400—600 600—800 16—8 8,5—4 6—2 200—370 200—350 200—300 50 60 60
Лист 0,2—1,0 0,02—0,1 0,005—0,020 200—400 200—450 250—700 5—2 5—2 5—0,8 150—200 160—220 180—250 —
Сплавы имеют высокую степень прямоуголыюсти петли гистере-
зиса: BrlBs проволоки 0,85—0,96, Br/Bs ленты 0,75—0,9. Применяют-
ся сплавы в состоянии поставки и не требуют дополнительной тер-
мической обработки. При необходимости получить иное сочетание
свойств можно применять отпуск при 400—600° С.
Сплавы на основе систем Мп—А1 и Мп—Ga
Магнитная жесткость сплавов Мп—А1 и Мп—Ga связана с фер-
ромагнитными тетрагональными фазами т (Мп—А1) и е' (Мп—Ga),
упорядоченными по типу CuAu. Эти фазы характеризуются высокой
константой магнитокристаллической анизотропии 7G«107 эрг/см3
и сравнительно невысоким значением 4лЛ«8000 Гс. Благодаря это-
194
му поле анизотропии Ha = 4K.IIs, определяющее теоретический пре-
цел коэрцитивной силы по намагниченности, имеет порядок Нс *
-~Яа®20 кЭ. Теоретический предел (В//)™р, также определяемый
величиной намагниченности насыщения, (В/7)^ор = (4лЛ/2)2=
Рис. 221. Зависимость магнитных свойств
сплавов системы Мп—А1 от содержания
марганца (закалка с 1000° С+отпуск
450°, 1 ч —вода)
--16-I00 Гс-Э. Практически достигнутые значения 1Н,- и (ВН)т
тля этих сплавов значительно ниже.
Бинарные сплавы Мп—А1 не содержат дефицитных и дорогих
элементов, отличаются высокой коэрцитивной силой, малым удель-
ным весом, малой окисляемостью и хорошей коррозионной стой-
костью.
Наилучшим сочетанием магнитных свойств и механической об-
рабатываемости обладает сплав, содержащий 71% Мп (рис. 221).
193
Рис. 222. Магнитные свойства сплава Мп—А1 [71%
(по массе) Мп] в зависимости от температуры за-
калки, предшествующей конечному отпуску
ТАБЛИЦА 111. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА Мп—А1 СПЛАВА1
(71% Мп)
Обработка Вг, Гс Нс’ Э 1Нс- э ^т- 10 6,Гс-Э
1000° С, 1 ч, вода+отпуск, 450° С, 1 ч, вода 2400— 2600 1000— 1200 1700 0,7
1000—1150° С, 30 мин. воз- дух + деформация 50% 3700— 4300 2800— 2900 4300— 5000 3,4—3,6
1000—1150° С, 30 мин, воз- дух+деформация 32% 6000 2250 2800 5,0—5,3
Исходное состояние — литое.
196
Магнитные свойства сплава Мп—-А1 оптимального состава су-
щественно изменяются в зависимости от температуры закалки, пред-
шествующей конечному отпуску (рис. 222).
Магнитные свойства литых и деформированных образцов этого
сплава приведены в табл. 111 и на рис. 223.
Магнитная энергия сплавов Мп—А1 может быть повышена в ре-
зультате легирования железом, кобальтом, углеродом, титаном, мо-
либденом (до 1,5—1,8-10® Гс-Э), пластической холодной деформа-
цией (до 5-Ю6 Гс-Э), а также совместным действием этих факторов
(до 6-Ю6 Гс-Э).
Деформация сплавов Мп—А1 возможна только при использова-
нии специальных методов (например, гидроэкструзии). В результа-
те такой деформации существенно повышается остаточная индукция
(за счет текстуры) и коэрцитивная сила (по-видимому, из-за обра-
зования дефектов, препятствующих перемагничиванию; рис. 223,
см. табл. 111).
После применения пластической деформации сплав Мп—А1 пре-
восходит магнитно-текстурованный феррит бария. Имея примерно
такую же, как и феррит, плотность, сплав Мп—А! превосходит его
и по температурным коэффициентам изменения магнитных свойств:
Вг (0,05—0,09 %/°C) и Нс. (0,01 % /°C), а также коррозионной стой-
кости.
Ниже приведены некоторые физические свойства сплава Мп—А1
(71% Мп) после нормализации при 1000° С с выдержкой 1 ч:
V, г/см3 ....... 5,1
Р , мкОм-см............ 90—120
а, град—1.......... 16—17
Е, KrzItW1............ П-103
HV, кгс/мм2.............. 250
°C................... 380
тв, ”С............ , 1200
Известные высококоэрцитивные сплавы Мп—Ga содержат 66—
68,5% Мп. Высококоэрцитивная тетрагональная фаза е' в них обра-
зуется из высокотемпературной слабомагнитной е-фазы (г. п. у. ре-
шетка). В указанном интервале концентраций сплавы Мп—Ga хруп-
ки. Магнитные свойства приведены в табл. 112.
Сплавы Мп—Ga, содержащие 72—73% Мп, характеризуются
хорошей пластичностью, так как в исходном состоянии (после за-
калки с 850° С) они имеют структуру пластичной у-фазы (г. ц. к.
решетка). После отпуска при 400—500° С в этих сплавах также об-
наружена высококоэрцитивная е'-фаза. После закалки и отпуска
сплав имеет высокую коэрцитивную силу и низкую остаточную ин-
дукцию (см. табл. 112). Деформация пластичной у-фазы перед ко-
нечным отпуском повышает Нс и Вт, причем магнитные свойства тем
выше, чем выше степень предшествующей деформации (см. рис. 224).
Изменение магнитных свойств в зависимости от температуры ко-
нечного отпуска после предварительной деформации ~87% пред-
ставлено на рис. 225.
Максимальные магнитные свойства достигаются после предвари-
тельной холодной деформации у-фазы с обжатием >60% и конеч-
ного отпуска при 450° С (см. табл. 112).
Сплав Мп—Ga в виде проволоки, полос, лент различной толщи-
ны можно получить волочением и прокаткой. Физические и механи-
197
WlrJ-c^HeJ
Рис. 223. Магнитные свойства 4nh и iHc Мп—Al сплава [71% (по
массе) Мп] в зависимости от степени деформации. Термическая об-
работка при 1150 (/), 1000 (2) и 950° С (3) 30 мин, воздух
Степень обжатия, %
Рис. 224. Магнитные свойства
сплава Мп—Ga в зависимости
от степени деформации, пред-
шествовавшей конечному от-
пуску
СВОЙ-
fl за-
225. Магнитные
сплава Мп—Ga
Рис.
ства
висимости от температуры
конечного отпуска после
предварительной деформа-
ции— 87%
198
ТЛЬ. ,4,'lJi Its МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ Мп -Ga
С одержание Мп, % Исходное состояние Вг, Гс Фазовый состав Гс /+ . э Фазовый состав (ВЛ-)т, Гс-Э
850°С, 30 мин, вода 450'С, 1,5 ч, вода
60,5—63,5 Литое Сл. магн е 2000 4550 s'-j-e 1,5-10е
66,0—67,5 То же Не магн. V 300 2500 s'+e —
66,0—67,5 Деформированное » » 2600 9000 е'+е 2,6-Ю6
ТАБЛИЦА 113. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРУТКОВ ИЗ ПЛАСТИЧНОГО СПЛАВА
Мп—Ga (66% Мп)
Обработка ?> г/см3 р, (Ом-мм2)/м Е, кгс/мм2 а, 10—6 1/град HV, кгс/мм2 кгс/мм2 6. % ер, °с
Закалка 850° С, вода 7,1 1,35 7000 17,4 150 60 20 Не магн.
Закалка + деформация (87%) 7,1 — — — 300 по 30 » »
Закалка + деформация (87%) + + 450° С, вода 7,1 — — 480 — — 450
ческие свойства приведены в табл. 113. Магнитные свойства листов
из сплава Мп—Ga в зависимости от температуры отпуска (после оп-
тимальной деформации) следующие:
Температура отпуска, °C (выдерж-
ка 1 ч) ............................... 475 500
Нс, Э................................. 1600 1100
Вг, Гс................................. 2000 2000
Сплавы на основе системы Fe—Al—С
Магнитнотвердые высокоуглеродистые сплавы Fe—Al—С занима-
ют узкую область на диаграмме состояния. Магнитное твердение
сплавов происходит в результате охлаждения с критической ско-
ростью и отпуска и обусловлено сложными структурными измене-
ниями в переохлажденном аустените как при закалке в масле, так
и при последующем отпуске. При содержании 7,5—8,5% А1 и 1,8—
2,2% С они обладают максимальной магнитной энергией 0,5-10е Гс-Э
при 77с = 200 Э и Вг = 5000—5500 Гс.
Несмотря на высокое содержание углерода, сплавы легко под-
даются горячей деформации при температурах аустенитной области
(1180—1200° С). Без особых затруднений могут быть получены го-
рячекатаные листы толщиной до 3 мм. С этих же температур про-
водится закалка в масле перед отпуском для получения оптималь-
ных свойств. Физические свойства тройного сплава приведены в
табл. 114. Максимальную коэрцитивную силу (при низких значениях
остаточной индукции) имеют сплавы после охлаждения с критиче-
ской скоростью (закалки). Наибольшие значения магнитной энергии
достигаются при отпуске (300° С) благодаря значительному повы-
шению остаточной индукции при некотором снижении коэрцитивной
силы (рис. 226).
ТАБЛИЦА 114. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА,
СОДЕРЖАЩЕГО 8,02% AI и 1,95% С
Легирование тройного сплава 1,5% Мо или Сг позволяет после
охлаждения с критической скоростью повысить коэрцитивную силу
до 400—450 Э. При этом значения остаточной индукции находятся
200
в пределах 1500—2000 Гс. Последующий отпуск при 300° С приво-
дит к понижению коэрцитивной силы и небольшому росту остаточ-
ной индукции. Добавки 0,5% Ti и V уменьшают резкое влияние
скорости охлаждения на магнитные свойства, стабилизируя их после
отпуска на уровне: Яс=200 Э, Вг = 6000—6200 Гс и (ВЯ)т = 0,5—
Продолжительность выдержки,мин
Рис. 226. Изменение магнитных свойств спла-
ва с 7,78% А1 и 2% Св зависимости от тем-
пературы и времени выдержки при изотерми-
ческом отпуске после закалки в масло с 1180° С
0,63'10е Гс-Э. Благодаря небольшой твердости после отжига как
тройные, так и легированные сплавы относительно легко механиче-
ски обрабатываются. По сравнению с другими сплавами на основе
железа они имеют меньшую плотность (6,9 г/см3). Отсутствие ко-
бальта и невысокая стоимость при неплохой деформируемости и ме-
ханической обрабатываемости делают сплавы Fe—Al—С перспектив-
ными для применения, в первую очередь в маломощных магнитных
системах (например, в ваттметрах, малогабаритных двигателях по-
стоянного тока).
Легированные магнитнотвердые стали
Магнитнотвердые стали марок ЕХЗ, ЕВ6, ЕХ5К5 и ЕХ9К15М2
выпускают в виде горячекатаных или кованых прутков. Буква Е,
201
стоящая впереди названия марки, условно обозначает, что сталь яв-
ляется магнитнотвердой. Сортамент и размеры прутков (мм) из ле-
гированных магнитнотвердых сталей по ГОСТ 6862—71 следующие:
Круглый профиль (диаметр) . ,...................... <70
Квадратный профиль (сторона квадрата)............... <70
Прямоугольный профиль:
толщина.......................................... <25
ширина........................................... <50
По форме, размерам, допускаемым отклонениям и другим требо-
ваниям прутки соответствуют ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71 и
ГОСТ 4405—48, а по химическому составу—ГОСТ 6862—71
(табл. 115).
ТАБЛИЦА 115. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕГИРОВАННЫХ
МАГНИТНОТВЕРДЫХ СТАЛЕЙ (ГОСТ 6862—71), %
Марка стали С Сг W, Мо Со Мп Si Ni р S
ЕХЗ 0,90— 1,10 2,80— 3,60 — — 0,20— 0,40 0,17— 0,40 0,30 0,03 0,02
ЕВ6 (Е7В6) 0,68— 0,78 0,30— 0,50 5,20— 6.20W — 0,20— 0,40 0,17— 0,40 0,30 0,03 0,02
ЕХ5К5 0,90— 1,05 5,50— 6,50 — 5,50— 6,50 0,20— 0,40 0,17— 0,40 0,30 0,03 0,02
ЕХ9К15М2 (ЕХ9К15М) 0,90— 1,05 8,0- 10,0 1,00— 1,70Мо 13,5— 16,5 0,20— 0,40 0,17— 0,40 0,30 0,03 0,02
Сталь можно поставлять как в термически обработанном (умяг-
ченном) состоянии, так и без термической обработки. Нормируемые
значения коэрцитивной силы и остаточной индукции после термиче-
ской обработки приведены в табл. 116, а кривые размагничивания-—
на рис. 227.
Магнитная твердость сталей обусловлена появлением больших
внутренних напряжений в результате бездиффузионного мартенсит-
ного превращения, проходящего при закалке.
ТАБЛИЦА 116. НОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
ЛЕГИРОВАННЫХ МАГНИТНОТВЕРДЫХ СТАЛЕЙ
(ГОСТ 6862—71)
Марка стали яс, э вг, Гс Марка стали э Гс
ЕХЗ 60 9500 ЕХ5К5 90 8500
ЕВ6 60 10000 ЕХ9К15М2 150 8000
?0?
ТАБЛИЦА 1,7 РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РЕЖИМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОБРАЗЦОВ И ЮЮВЫХ ИЗДЕЛИИ
ИЗ ЛЕГИРОВАННЫХ МАГНИТНОТВЕРДЫХ СТАЛЕЙ
Термическая обработка
Марка стали I [---------------------i---------------------------j-----------------
I нормализсция j высокий отпуск j закалка j старение
ЕХЗ 1000—1050° С, 10— — 800—840° С, 10—20 мин, охлаждение в масле или последовательно в воде и масле 24 ч на воздухе при комнатной температуре, затем отпуск при 100— 120° С 4—5 ч
15 мин, охлаждение
на воздухе
ЕВ6 1000° С, 15 мин, охла- ждение на воздухе — 800—840° С, 15 мин, ох- лаждение в воде или на воздухе 24 ч на воздухе при ком- натной температуре, за- тем отпуск при 100— 120° С 4—5 ч
ЕХ5К5 1200° С, 5—10 мин, охлаждение на возду- хе 700° С, 1 ч, охлаж- дение на воздухе 930—980° С, 15 мин, ох- лаждение в масле 100—120° С, 4—5 ч
ЕХ9К15М2 1200° С, 5—10 мин, охлаждение на воз- духе 700° С, 1 ч, охлаж- дение на воздухе 1000° С, 10 мин, охлаж- дение в масле или на воздухе 100—120° С, 4—5 ч
ТАБЛИЦА 118. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ МАГНИТНОТВЕРДЫХ СТАЛЕЙ
Марка стали ав- 10—*, град—1 (ВТ/) , 10е Гс-Э “20—300° С’ ГраД р, мкОм-см у, г/см3 С»в, кгс/мм2
ЕХЗ 2—3 0,30 12,6 29 7,8 210
ЕХ6 2—4 0,33 14,5 30 8,1 210
ЕХ5К5 2 0,40 14,0 30 z 7,8 210
ЕХ9К15М2 2 0,52 — 28 7,9 210
Величина (ВН)т ГОСТом ие регламентируется. Твердость НВ
легированных магнитпотвердых сталей в состоянии поставки сле-
дующая:
Марка стали........ ЕХЗ ЕВ6 ЕХ5К5 ЕХ9К15М2
НВ................. 285—229 321—255 341—369 341—285
Концы прутка маркируют краской соответствующего цвета: зе-
леного — хромистую сталь; черного — вольфрамовую сталь; бронзо-
вого — кобальтовую сталь.
Режимы термической обработки, а также физические и механи-
ческие свойства сталей приведены в табл. 117, 118.
Рис. 227. Кривые размагничи-
вания легированных магнитно-
твердых сталей
Простые (нелегированные) магнитнотвердые стали выпускаются
по ГОСТ 1435—54*.
2. СПЛАВЫ ДЛЯ ГИСТЕРЕЗИСНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Сплавы, применяемые для активной части роторов гистерезисных
двигателей, работают в переменном магнитном поле, напряженность
которого в зависимости от конструкции и назначения двигателя со-
ставляет от 25 до 400 Э.
Материалы для активной части ротора гистерезисного двигателя
оцениваются комплексом «гистерезисных» параметров — напряжен-'
ностью поля максимальной проницаемости и характеристиками, сня-i
тыми при намагничивании этим полем: максимальной индукцией,;
коэффициентом выпуклости петли, удельными потерями гистерезиса
и отношениями (Вг/Вт),1ти (Нс/Нт)^т. Напряженность поля мак-
* См. Постоянные магниты. Справочник. Под ред. проф. Ю. М. Пятина.
М., «Энергия», 1971. 631 с.
204
симальной проницаемости — величина заданная, так как определяет-
ся рабочим полем двигателя, а величины (Рг/В^т ,
(Нс/^т)^т и (Вт/Нт^т для обеспечения высоких параметров дви-
гателя должны обладать максимально возможными значениями. Ве-
личина удельных потерь гистерезиса на единицу напряженности
поля используется для сравнительной оценки материалов. При рас-
чете и конструировании двигателей используются также зависимости
В = /(Я), Pr=f(H, В), Ks = f(H, В).
Все выпускаемые в настоящее время отечественной промышлен-
ностью сплавы для гистерезисных двигателей можно разделить на
четыре группы:
1. Сплавы на основе системы Fe—Со—V.
2. Сплавы с пониженным содержанием кобальта на основе си-
стем Fe—Со—Сг—V и Fe—Со—Ni—V.
3, Сплавы на основе систем Fe—Со—W—Мо и Fe—Сг—W—Мо.
4 Дешевые сплавы па основе систем Fe—Ni—Мп и Fe—Ni—
Al—Nb.
Сплавы на основе системы Fe—Со—V
Сплавы 52КФА, 52КФБ и 52КФВ, выпускаемые по ЧМТУ/ЦНИИЧМ
5009—55 и ГОСТ 10994—64, целесообразно применять для гистере-
зисных двигателей только повышенной мощности. Для активной
части роторов гистерезисных двигателей с различной напряжен-
ностью рабочих полей были созданы модификации сплавов Fe—Со—V,
получившие марки 52КФ9, 52ДФ7 и 52КФ5, выпускающиеся по
ЧМТУ/ЦНИИЧМ НО—59 и сплав 52КФП, выпускающиеся по
ЧМТУ/ЦНИИЧМ 145—59 и ЧМТУ 1-482—68.
Более поздние разработки показали нецелесообразность примене-
ния сплавов Fe—Со-—V с 5—9% V, так как новые материалы с
меньшим содержанием кобальта и лучшей технологичностью обла-
дают гистерезисными свойствами, не уступающими сплавам 52КФ9,
52КФ7 и 52КФ5. Однако в справочнике приведены свойства и этих
сплавов, так как они до сих пор применяются в ряде конструкций.
Использование их для новых разработок не рекомендуется.
Химический состав сплавов 52КФ9, 52КФ7, 52КФ5 приведен
в табл. 119.
ТАБЛИЦА 119. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ ГРУППЫ 52КФ
(ЧМТУ/ЦНИИЧМ 110—59)
Содержание элементов , %
Марка с Si Мп V
не более
52ДФ9 52КФ7 52КФ5 0,2 0,2 0,2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 7,8—9,0 5,8—7,0 3,8—5,0 52—54 52—54 52—54
На основе железа.
205
Химический состав сплава 52КФН
по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 145—59, %:
с
SI Мп V Со Fe
<0,2 <0,5
<0,5 10,0—11,2 52—54 Ост.
Магнитные свойства сплавов типа 52КФ приведены в табл. 120.
ТАБЛИЦА 120. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВ Из СПЛАВОВ
ГРУППЫ 52КФ
Марка сплава яс. э Вг, Гс ТУ
52КФ9 >120 >11500 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 110—59
52КФ7 > 80 ->12500 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 110—59
52КФ5 > 50 >14000 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 110—59
52 КФ Н 190—230 >10000 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 145—59
Сплав 52КФН по ЧМТУ/1-482—68 имеет следующие магнитные
свойства:
Нт, Э....................• . . . . 70 250
Вт, Гс............................. <10500 <10500
В™ Гс............................... >6500 >700
Нс, Э................................. >45 >180
Примечания: 1. Допускается снижение одного из
параметров: Нс до 5% или Вг до 10% при условии, если
величина произведения В С-В с не ниже 2,8-Ю5 Гс-Э для
поля 70 Э и 1,2-10® Гс-Э для поля 250 Э. 2. Предприятие-
поставщик гарантирует, что потери на гистерезис Рг в
поле 70 Э составят не менее 120 • 10® эрг/см3. 3. Магнитные
свойства проверяются по требованию заказчика в полях
70, 250 Э или в обоих полях одновременно согласно ука-
занию в иаряд-заказе.
Все сплавы Fe—Со—V марок 52КФ приобретают магнитные свой-
ства в процессе у—a-превращения при холодной деформации с вы-
сокой степенью обжатия (80—96%) и отпуска и являются анизо-
тропными (рис. 228 и 229).
Для каждого сплава имеется оптимальная температура терми-
ческой обработки, при которой он приобретает максимальные маг-
нитные свойства. Различие свойств вдоль и поперек направления
прокатки в листах по коэрцитивной силе составляет ~ 10%, а по
остаточной индукции до 30%.
На рис. 230—233 приведены гистерезисные свойства при намаг-
ничивании в поле максимальной проницаемости и кривые намагни-
чивания сплавов Fe—Со—V. Анизотропия свойств при намагничи-
вании в поле максимальной проницаемости выражена сильнее, чем
в поле насыщения. Зависимость потерь на гистерезис от температу-
ры отпуска для всех сплавов имеет резко выраженные максимумы
(см. рис. 230). Разница в значениях потерь вдоль и поперек на-
правления прокатки составляет от 30 до 60%. Поэтому целесооб-
206
Рис. 228. Зависимость коэрцитивной силы сплавов Fe—Со—V
о г температуры отпуска и содержания ванадия (лист толщи-
ной 0,7 мм). Образцы вырезаны вдоль (а) и поперек (б) на-
правления прокатки
Рис. 229. Зависимость остаточной индукции сплавов Fe—Co—V
от температуры отпуска и содержания ванадия (лист толщи-
ной 0,7 мм). Образцы вырезаны вдоль (а) и поперек (б) на-
правления прокатки
207
Рг 10'3,эрг/снг
Рис. 230. Зависимость удельных потерь гистерезиса сплавов Fe—
Со—V при намагничивании в поле максимальной проницаемости
от температуры отпуска и содержания ванадия (лист толщиной
0,7 мм). Образцы вырезаны вдоль (а) и поперек (б) направления
прокатки
Содержание ванадия, %
Рис. 231. Зави-
симость гисте-
резисных
свойств спла-
вов Fe—Со—V
от содержания
ванадия при на-
магничивании в
поле макси-
мальной прони-
цаемости (коль-
цевые образ-
цы) . Отпуск
570° С
208
Рис. 232. Кривые намагничивания сплава 52КФН (52КФВ) после
отпуска при различных температурах (толщина 0,7 мм, кольцевые
образцы)
Рис. 233. Зависимость гистерезисных свойств сплава 52КФН (52КФВ)
от температуры отпуска при намагничивании в поле максимальной
проницаемости (лист толщиной 0,7 мм, кольцевые образцы)
11 -1080 209
Рис. 234. Зависимость гистерезисных свойств сплава 52КФИ
(52КФВ) от напряженности намагничивающего поля (кольцевые об-
разцы). Цифры на кривых — температура отпуска, °C
Рис. 235. Зависимость гистере-
зисных свойств сплава 52КФ11
(52КФВ) от величины макси-
мальной индукции (кольцевые
образцы). Отпуск 550°С
Рис 236. Зависимость
поля максимальной про-
ницаемости сплавов
Fe—Со—-V от темпера-
туры отпуска
Рис. 237. Зависи-
мость гистерезис-
ных свойств спла-
вов 52КФВ
(сплошные линии),
52КФБ (штрихо-
вые линии), 52КФА
(штрихпунктир-
ные линии) от тем-
пературы отпуска
при намагничива-
нии в поле макси-
мальной проницае-
мости (проволока
квадрат 2,5Х
Х2,5 мм)
14*
211
разно шихтованные роторы двухполюсных машин набирать, ориен-
тируя полюсы вдоль направления прокатки, а многополюсных —
со смещением на угол 45°. Зависимость коэффициента выпуклости
петли гистерезиса от температуры отпуска невелика. Вдоль прокатки
оптимальная величина Кв — 0,7—0,8, поперек 0,5—0,6.
Удельные потери на гистерезис на единицу напряженности поля
неодинаковы для сплавов с разным содержанием ванадия, причем
анизотропия по этому параметру выражена очень резко. Наиболь-
шими значениями (Рв1Нт)^т— 3700 и 2000 эрг/(см3-Э)—обладает
сплав с 5% V соответственно вдоль и поперек направления прокат-
ки. С повышением содержания ванадия (РТ1Нт)^т снижаются и
при 13% V равны 2000 эрг/(см3-Э) вдоль направления прокатки
и 1000 эрг/(см3-Э)—поперек. Гистерезисные свойства кольцевых
образцов приведены на рис. 231. Изменение гистерезисных свойств
с температурой отпуска для сплава 52КФН (52КФВ) показано на
рис. 232 и 233. Для сплавов характерна резкая зависимость свойств
от температуры отпуска ниже 575° С. Зависимость гистерезисных па-
раметров от намагничивающего поля и индукции приведена на
рис. 234 и 235.
Сплав для двигателей с рабочими полями от 60 до 400 Э и со-
ответствующий режим отпуска можно выбрать по зависимости на-
пряженности поля максимальной проницаемости от температуры от-
пуска сплава (рис. 236). Гистерезисные параметры по средним фак-
тическим данным всех марок сплавов 52КФ после оптимальных ре-
жимов отпуска приведем?! в табл. 121.
При температурах от'пуска ниже 500° С для сплавов 52КФА,
52КФБ и 52КФВ и ниже 540° С для сплавов 52КФ5, 52ДФ7 и 52КФ9
всегда наблюдается большой разброс свойств, вызванный неста-
бильностью структуры. Поэтому не рекомендуется применять сплавы
группы 52КФ в полях менее 60 Э (после отпуска при низких тем-
пературах). Анизотропия свойств сплавов Fe—Со—V может быть
использована для повышения параметров гистерезисных двигателей
на 15—25%. Для этого при изготовлении активной части ротора р-
в виде цилиндра'из полосы направление прокатки должно распола- .
гаться по окружности. Место стыка по образующей может быть за-
варено точечной сваркод или другим способом, при котором нагрев
не превосходит температуры отпуска. '
Еще более высокими гистерезисными параметрами обладает про-
волока из сплавов Fe—Со—V (рис. 237), что обусловлено различи-
ем напряженного состояния и структурного превращения при де-
формации полосы и проволоки. На рис. 238 приведены гистерезис-
ные свойства проволоки квадрат 1,2 мм из сплава 52КФВ
(52КФ11), а на рис. 239—241 —эксплуатационные характери-
стики.
Для изготовления активной части ротора следует использовать
проволоку квадратного или прямоугольного сечения, получаемую ме-
тодом прокатки круглой проволоки по специальной технологии. При
навивке цилиндров активной части ротора необходимо создавать
одинаковые напряжения, так как это обеспечит малый разброс па- •
раметров в серии. Целесообразна термическая обработка на оправ-
ках в фиксированном заневоленном состоянии, что имитирует тер-
момеханическую обработку и уменьшает чувствительность к воздей-
ствиям напряжений при последующем изготовлении и работе
ротора.
212
ТАБЛИЦА 121. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
и РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РАБОЧИЕ ПОЛЯ ДЛЯ ЛИСТОВ ИЗ СПЛАВОВ 52КФ
Марка сплава кГс т эрг/(см3-Э) (-Вг/Вт'>>1т <Нс/Нт^т sin Рекомендуе- мое рабочее поле, Э
52КФ5 52КФ7 52КФ9 1т_ 52КФП (52КФВ) 'Ч' 13—14 12—13 11—11,5 10—10,5 2500—2700 2100—2200 1900—2100 1800—2000 0,50—0,60 0,50—0,60 0,50—0,60 0,50—0,60 0,80—0,85 0,80—0,85 0,75—0,85 0,75—0,85 0,70—0,75 0,70—0,75 0,68—0,72 0,65—0,70 0,75—0,80 0,70—0,80 0,70—0,80 0,70—0,80 50—65 70—100 100—150 150—250
ур 52КФА 8,5—9,5 7,5—8,5 1400—1500 1250—1350 0,50—0,55 0,50—0,55 0,75—0,80 0,75—0,80 0,65—0,70 0,65—0,70 0,65—0,75 0,65—0,75 250—350 350—420
Примечание. Значения гистерезисных свойств приведены как среднее арифметическое свойств вдоль и поперек направлений
прокатки.
ТАБЛИЦА 122. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОКОВОК ИЗ СПЛАВОВ 52КФ
Характеристики Содержание ванадия в сплаве, % Характеристики Содержание ванадия в сплаве, %
5 7 9 5 7 9
Вг, Гс . . 9800 9050 9550 я'Х э ....... . 55 ПО 180
нс, э. ....... . 60 130 200 Рг-10—3,эрг/см3 .... 159 298 415
Н/тг > Гс/Э 92,5 46,5 33,5 • • • 0,36 0)38 0,38’
Н^т, Э • • 140 230 320
т (Рг/НтГт, эрг/(см3-Э) 1140 1290 1300
В,1т, Гс . т 12800 10700 10700 ...... 0,39 0,48 0,56
Вцт, с . Г 6050 6000 7100 (Br/Bmf™ 0,473 0,56 0,662
Рис. 238. Зависимость гистерезисных свойств сплава 521<Ф11 от тем-
пературы отпуска при намагничивании в поле максимальной прони-
цаемости (проволока квадрат 1,2X1,2 мм)
Рис. 239. Семейство петель гистерезиса сплава 52КФ11 (52КФВ)
(проволока квадрат 1,2Х1>2 мм). Отпуск 575°С
214
Рис. 240. Зависимость
гистерезисных свойств
сплава 52КФН (52КФВ)
от напряженности на-
магничивающего поля
। проволока диаметром
1,2 мм). Отпуск 575° С
Рис. 241. Зависимость гисте-
резисных свойств сплава
52КФН (52КФВ) от вели-
чины максимальной индук-
ции (проволока квадрат
1,2X1,2 мм). Отпуск 575°С
Сплавы типа 52КФ обладают в состоянии поставки (после хо-
лодной деформации) твердостью 30—37 HRC, что позволяет подвер-
гать их штамповке (высечке) и другой механической обработке.
После отпуска твердость повышается до 50—57 HRC. В этом со-
стоянии возможна только шлифовка, которая не меняет магнитных
свойств, если обеспечено отсутствие местных перегревов.
При проведении различных технологических операций сплавы
после отпуска допускают нагрев до температуры на 50° С ниже тем-
пературы отпуска, сформировавшего свойства. Нагрев материала
в процессе работы двигателя до +150° С и охлаждение до —140° С
не ухудшают магнитных и гистерезисных свойств материала. Нагрев
до температуры 250° С снижает свойства материала примерно
на 10%. При возврате к комнатной температуре свойства восстанав-
ливаются, если нагрев не превышал температуру отпуска (рис. 242).
Рис. 242. Температурная зависимость магнитных свойств
сплава 52КФН (52КФВ) при намагничивании в поле на-
сыщения. Отпуск 540° С: охлаждение — штриховые ли-
нии, нагрев — сплошные линии
Плотность сплавов типа 52КФ следующая:
Марка сплава................ 52КФ5 52КФ9 52КФ11 52КФ13
V, г/см3 ..................... 8,1 8,0 8,0 8,0
Удельное электросопротивление после отпуска при оптимальных
температурах равно 0,6—0,67 (Ом-мм2)/м. Предел прочности после
холодной деформации изменяется от 90 до 140 кгс/мм2 в зависимо-
сти от сечения и степени суммарного обжатия, а после холодной де-
формации и отпуска — от 120 до 200 кгс/мм2. Сплавы после от-
пуска хрупки. Коэффициент линейного расширения после деформа-
ции и отпуска равен (11—13) • 10-6 град-1.
216
Сплавы марок 52КФН (52КФВ), 52КФБ и 52КФА после горя-
чей прокатки немагнитны и приобретают магнитные свойства только
после холодной деформации с высокой степенью обжатия.
Сплавы 52КФ5, 52КФ7 и 52КФ9 могут быть получены большей
толщины, так как обладают магнитными свойствами и после горя-
чей деформации. Однако их гистерезисные свойства без холодной
деформации низки (табл. 122).
Низкие гистерезисные свойства и высокая стоимость сплавов
ре__Со—V в кованом состоянии делают непелесообразным их при-
менение в электромашиностроении. Для этого рекомендуются более
дешевые сплавы Fe—Со—W—Мо и Fe—Сг—W—Мо, обладающие
одновременно и более высокими свойствами.
Сплавы на основе систем Fe—Со—Сг—V,
Fe—Со—Ni—V и Fe—Со—Сг
Сплавы систем Fe—Со—Сг—V и Fe—Со—Ni—V рекомендуют
для двигателей с рабочими полями 20—120 Э. Сплавы в виде лис-
тов и лент выпускают по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68,
ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1486—69, ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1483—69.
В отличие от сплавов группы 52КФ контроль сплавов групп
25—35КХФ и 25—35КФН осуществляют по гистерезисным парамет-
рам. Химический состав и гистерезисные свойства сплавов приведе-
ны в табл. 123—126.
В ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68 оговорены гистерезисные парамет-
ры при индукции 10000 Гс в применении к определенному типу гис-
терезисных двигателей. ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1486—69 и 1483—69 более
общие, так как они оценивают материал при намагничивании в поле
его максимальной проницаемости. К ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68 име-
ется дополнение, по которому поставляют сплавы 35КХФ6 и 35КХФ8
для цветных телевизоров и отклоняющих систем электроннолучевых
трубок. Контроль при этом производят по магнитным свойствам в
поле насыщения (77с^60 Э, Вг^ 11000 Гс) на образцах, вырезан-
ных вдоль направления прокатки.
Сплавы систем Fe—Со—Сг—V и Fe—Со—Ni—V приобретают вы-
сокие магнитные и гистерезисные свойства после холодной дефор-
мации с обжатием не менее 90% и отпуска. Сплавы поставляют
в холоднодеформированном состоянии, отпуск проводят у потребите-
лей па готовых деталях.
Сортамент: листы толщиной 0,3; 0,5; 0,7 и 1,(/ мм, шириной
50—ПО и 110—140 мм; длина не менее 200 мм. Зависимость напря-
женности поля максимальной проницаемости и гистерезисных свойств
при намагничивании в этом поле от содержания кобальта и вана-
дия в Fe—Со—Сг—V сплавах приведена на рис. 243 и 244.
У сплавов с пониженным содержанием кобальта, легированных
хромом и никелем, гистерезисные параметры мало изменяются при
отпуске в довольно широком интервале температур (рис. 245 и 246).
Для сплавов Fe—Со—Сг—V интервал оптимальных температур от-
пуска 550—575° С, а для сплавов с никелем 550—600° С. Если отпуск
сплавов Fe—Со—Сг—V или Fe—Со—Ni—V проведен при темпера-
7Уре несколько ниже оптимальной и значения индукции и потерь по-
лучены ниже требуемых, то можно увеличить продолжительность
отпуска. Это приводит к повышению Вт, Рг и Рт!Нт (рис. 246,
штриховые линии). Величина поля максимальной проницаемости при
217
12 ТАБЛИЦА 123. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СПЛАВОВ Fe-Co-Cr-V и Fe-Co-Ni-V, %
Марка Со Сг Ni с Si Мп s Р ТУ
НС более
35КХФ8 34,5—35,5 7,5—8,5 7,5—8,5 — 0,05 0,3 0,4 0,02 0,02 ЧМТУ/ЦНИИЧМ ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68, 1486—69
35КХФ6 34,5—35,5 7,5—8,5 5,5—6,5 — 0,05 0,3 0,4 0,02 0,02 ЧМТУ/ЦНИИЧМ ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68, 1486-69
35КХФ4 34,5—35,5 7,5—8,5 3,5—4,5 — 0,05 0,3 0,4 0,02 0,02 ЧМТУ/ЦНИИЧМ ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68, 1486—69
35КФН10 34,5—35,5 — 3,5—4,5 9,5—10,5 0,05 0,3 0,4 0,02 0,02 ЧМТУ/ЦНИИЧМ ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68, 1486—69
25КФН14 24,5—25,5 — 3,5—4,5 13,5—14,5 0,05 0,3 0,4 0,02 0,02 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1483—69
ТАБЛИЦА 124. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВ ИЗ СПЛАВОВ 35КХФ и 35КФН
ПРИ ИНДУКЦИИ 10 000 Гс (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68)
Марка сплава Нт- Э эрг/см3 Вг’ Гс эрг/(см3- Э) Марка сплава Нт- Э Рг-10-> эрг/см3 вг, ГЭ Рт'Нт’ эрг/(см’-Э)
35КХФ8 <75 120—140 7500—8000 <1760 35КХФ4 <46 75—90 7600—8200 <1820
35КХФ6 <60 93—110 7500—8100 <1700 35КФН10 27—35 52—72 7600—8200 <1800
ТАБЛИЦА 125. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВ
ИЗ СПЛАВОВ 35КХФ и 35КФН ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ
в ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
по (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1486-69)
Марка сплава Н^т, Э т гс т В11т гс Г Н^т, э С г эрг/см3 г т эрг/см3*Э
не м енее
35КХФ8 80—100 10 400— 11 700 7 000— 10 500 53—65 136—210 0,67 2000
35КХФ6 60—70 11 400— 12 800 9 300— 11 000 40—52 124—162 0,80 2100
15КХФ4 45—55 11 400— 14 000 9 400— 11 500 31—40 109—130 0,80 2200
35КФН10 40—45 13000— 15 000 10 500— 14 000 27—33 98—127 0,80 2500
ТАБЛИЦА 126. СВОЙСТВА ЛИСТОВ ИЗ СПЛАВА 25КФН<4
ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1483—69)
Толщина листа, мм ццт, э т р^т. ю 3, г эрг/см3 В^т , гс т эрг/(см3-Э)
не менее
0,3 25—35 ' 65 13000 2600
0,5 25—30 57 12 000 2300
0,7 25—30 65 12 000 2300
лом практически не меняется. Для сплавов Fe—Со—Ni—V дли-
тельность отпуска при температурах 500—575° С эффективно увели-
чпвать до 12 ч, для сплавов Fe—Со—Сг—V при 500—550° С до 8 ч.
При более высоких температурах увеличение длительности отпуска
'выше 1 ч или не меняет, или ухудшает гистерезисные свойства.
Зависимости гистерезисных характеристик от напряженности на-
'’-чпичивающего поля и индукции приведены на рис. 247—250.
Все сплавы после холодной деформации и отпуска анизотропны,
^изотропия у сплавов с хромом значительно выше, чем у сплавов
в никелем. Анизотропия листовых материалов этой группы, как и
'плавов 52КФ, может быть использована для повышения энергети-
ке' ких параметров двигателей, так как гистерезисные свойства вдоль
направления прокатки значительно выше (табл. 127).
Специальный метод продольно-поперечной прокатки изменяет тек-
Г'-'°У и снижает анизотропию гистерезисных свойств. При такой
219
прокатке характер зависимости гистерезисных свойств от температу-
ры отпуска не изменяется, а их уровень существенно повышается
(рис. 251—253 и табл. 128). Такая технология предусмотрена при
изготовлении всех сплавов по ЧМТУ/ЦНИИЧМ. 1486—69 и 1483—69
и для сплавов Fe—Со—Сг—V по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1476—68. Ис-
пользование листов с продольно-поперечной прокаткой целесообраз-
но только при изготовлении активной части ротора из штампован-
ных колец.
Рис. 244. Зависимость гисте-
резисных свойств сплавов с
35% Со и 8% Сг от содер-
жания ванадия при намаг-
ничивании в поле макси-
мальной проницаемости
(кольцевые образцы). От-
пуск 550° С ,
Рис. 243. Зависимость гистере-
зисных свойств сплавов с 6% V
и 8% Сг от содержания ко-
бальта при намагничивании в
поле максимальной проницае-
мости (кольцевые образцы).
Отпуск 550° С
220
Рис. 245. Зависимость гисте-
резисных свойств сплава
35КХФ6 от температуры от-
пуска при намагничивании
в поле максимальной прони-
цаемости (кольцевые образ-
цы)
Ц./Нт,зрг/см‘Э
-РГ Ю^зре/см3
40 \__________________________
450 4.90 530 570 610 t;C
Рис. 246. Зависимость гистере-
зисных свойств сплава 35КФН10
от температуры отпуска при
намагничивании в поле макси-
мальной проницаемости (коль-
цевые образцы). Время вы-
держки I (сплошные линии) и
4 ч (штриховые линии)
221
Рис. 247. Зависимость гистерезисных свойств спла-
вов 35КХФ6 (сплошные линии) и 35КХФ8 (штри-
ховые линии) от напряженности намагничивающе-
го поля
Рис. 248. Зависимость
гистерезисных свойств
сплавов 35КХФ6 (сплош- ;
ные линии) и 35КХФ8 ;
(штриховые линии) от
величины максимальной
индукции
222
Рис. 249. Зависимость гистерезисных свойств сплава 35КФН8 (тол-
щина 0,7 мм, кольцевые образцы) от напряженности намагничиваю-
щего поля после отпуска при различных температурах: 500 (сплош-
ные линии); 525 (штриховые линии) и 575° С (штрихпунктирные
линии)
Рис. 250, Зависимость гисте-
резисных свойств сплава
35КФН8 от величины мак-
симальной индукции (тол-
щина 0,7 мм, кольцевые об-
разцы). Отпуск 525° С
223
Рис. 251. Зависимость ги-
стерезисных свойств
сплава 35КХФ6 от тем-
пературы отпуска при
намагничивании в поле
максимальной проницае-
мости (кольцевые образ-
цы). Схема прокатки:
1 — 7-*0,7 мм; 2—7-+2|
I 0,7 мм
ТАБЛИЦА 127. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ*
РАЗНЫХ ТИПОВЫХ СПЛАВОВ 25—35КХФ и 35КФН
ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ
Марка сплава л э ВЦт, Гс । т В^т, Гс Г Р^т -10 3, г эрг/см3 S s a S s a S: I 6
25КХФ 40 29,5 13700 11600 по 2760 0,845 0,74 0,63
40 28 12050 10600 94,5 2360 0,88 0,70 0,61&
35КХФ6 80 58 13400 12000 228 2850 0,895 0,725 0,638
80 55,5 12800 10550 189,4 2365 0,824 0,693 0,582
35КФН10 50 38,5 17500 16200 204 4060 0,926 0,77 0,73
50 35,7 15500 13600 155 3100 0,88 0,715 0,626
35КФН8 37 24,5 14400 13000 101,4 2600 0,903 0,663 0,595
37 22,5 14400 11900 87,6 2365 0,826 0,603 0,515
* В числителе приведены свойства образцов, вырезанных вдоль направления
прокатки, в знаменателе — кольцевых образцов.
224
Рис. 252. Зависимость
гистерезисных свойств
сплава 35КХФ4 от тем-
пературы отпуска при
намагничивании в поле
максимальной проницае-
мости (кольцевые образ-
цы). Схема прокатки:
/7-> 0,7 мм; 2 —7-^2 ф
। 0,7 мм
Рис. 253. Зависимость
гистерезисных свойств
сплава 35КФН10 от тем-
пературы отпуска при
намагничивании в поле
максимальной проницае-
мости (кольцевые образ-
цы). Схема прокатки:
1 — 7-* 0,7 мм; 2 —7-+2|
I 0,7 мм
На рис. 254 и 255 даны кривые намагничивания и зависимость
удельных потерь от индукции сплавов 35КХФ6 и 35КФН10 после
отпуска при различных температурах, а в табл. 129 приведены фак-
тические гистерезисные свойства и рабочие поля сплавов Fe—Со—
Сг—V и Fe—Со—Ni—V с 25—35% Со. Для малых полей в зави-
симости от конкретного назначения могут быть выбраны сплавы
15—1080
225
ТАБЛИЦА 128. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВ ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В зависимостиогспосова прокатки и температуры отпуска
g g S
Марка сплава Прокатка Темпера- тура от- пуска, °C Н^т, э т 6 ‘ш^Н ги Гс РЦт-10 ' , г эрг/см3 (Pr/7/m). эрг/см’- Э Т: CQ S "е 5. в
35КХФ8 Обычная (7,0-0,7 мм) 525 550 80 80 50 48 11 700 11 600 9 460 9 250 149,5 145,0 1870 1815 0.8Ю 0,795 0,628 0,600 0,500 0,500
9'KYiT)8 Продольно-поперечная 4 0,7 мм) (7,0- ►2,0 600 550 575 110 85 95 56,5 70 56 63 11 300 9 950 11 100 11 000 9 250 8 350 9 400 9 400 180,0 188,0 175 212 2050 1710 2080 2230 0,820 0,840 0,850 0,840 0‘627 0,635 0,600 0,660 0,522 0,540 0,557 0,589
Обычная (7,0- 0,7 мм) 525 550 35 35 25 22 10 950 12 400 8 900 10 250 66,5 71,5 1890 2040 0,810 0,825 0,715 0,630 0,540 0,515
35КФН10 Продольно-пбперечная 4 0,7 мм) (7,0- 2,0 600 650 525 575 32 40 40 45 35 21 26,5 25 31,5 22,5 12 450 11 200 10 200 12 200 15 020 10 400 9 500 8 100 10 200 13 000 71,5 82,5 66 104 93,8 2240 2060 1665 2310 2630 0,735 0,840 0,790 0,840 0,865 0,655 0,660 0,625 0,700 0,642 0,565 0,580 0,510 0,595 0,560
Обычная (7,0 - 0,7 мм) 525 550 45 32,5 13 000 10 400 110,4 2450 0,800 0,720 0,592
31 13 600 11 300 113 2510 0,830 0,690 0,580
45 32 14 400 11 930 119 2650 0,830 0'710 0,575
Продольно-поперечная (7,0- 2,0 525 45 32 35 14 400 13 350 11 600 11 300 119 123,5 2640 2740 0,805 0,850 0J10 0,775 0,575 0,647
1 0,7 мм) 550 40 31,5 13 900 12 100 119,5 2980 0,870 0 787 О'676
5/5 40 28,7 16 000 13 900 126,5 3160 0,870 0'715 0,620
36 27 14 950 13 100 111,5 3100 0,880 О', 750 0,650
Обычная (7,0-0,7 мм) 525 20 14 11 700 9 350 42,2 2100 0,799 0,700 0,564
550 20 15 12 600 10 350 46,1 2310 0,815 0,750 0,573
25КФН10 Продольно-поперечная 4 0,7 мм) (7,0- 2,0 575 600 525 550 22 25 20 20 15 16,5 15 15 13 840 14 650 12 900 14 150 11 500 12 500 11 420 12 250 55 67 51,6 59 2500 2660 2580 2950 0,830 0,850 0,885 0,867 0,680 0,660 0,750 0 750 0,572 0,575 0,630 0 655
575 20 16 13 300 11 600 58 2900 0,870 0,800 0,772 0,686 0,673
600 22 17 12 650 11 000 59,6 2710 0,870
Рис. 254. Кривые намагничивания (а) и зависимость удельных
потерь на гистерезис от индукции (б) сплава 35КХФ6 после от-
пуска при различных температурах (кольцевые образцы). Схема
прокатки: 7—>-24-0,7 мм
Рис. 255. Кривые намагничивания (а) и зависимость удельных
потерь гистерезиса (б) от индукцйй сплава 35КФН10 после от-
пуска при различных температурах) °C (кольцевые образцы)
15* 227
с различными значениями максимальной индукции в оптимальном
поле.
Целесообразность замены в двигателях с рабочими полями от 25
до 120 Э сплавов 52КФ с 5—11% V на сплавы с 25—35% Со, ле-
гированные хромом и ванадием или никелем и ванадием, очевидна,
ТАБЛИЦА 129. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ
Марка сплава Гс tn е-скэ/лДе “rf '(Vd) А11™ в I Гс tn (эрг zcmj- Э К^т в Рекоменду- емые^рабочие поля, Э
Обычная прокатка 7-+0,7 мм Продольно-поперечная прокат- ка 7->2 ф 0,7 мм
35КХФ8 (ЭП482) 10000— 12000 1900— 2300 0,55— 0,60 10000— 12000 2200— 2800 0,58— 0,66 80— 120
35КХФ6 10500— 12500 2000— 2500 0,56— 0,68 10500— 12300 2300— 2900 0,58— 0,68 50— 70
35КХ10Ф4 11500— 14500 2000— 2500 0,55— 0,65 11500— 14500 2200— 2800 0,58— 0,70 60— 80
35КХФ4 11000— 13000 2'000— 2500 0,56— 0,65 11000— 13000 2500— 3000 0,60— 0,70 40— 55
35КХФ6 12000— 13000 2000— 2300 0,50— 0,60 12000— 13000 2400— 2900 0,53— 0,65 30— 40
35КФ6Н10 10500— 12500 2200— 2500 0,60— 0,65 — — — 70— 90
35КФН14 11000— 12500 2200— 2600 0,60— 0,65 11000— 12500 2600— 3100 0,63— 0,70 50— 70
35КФНЮ (ЭП483) 13000— 15000 2600— 3400 0,60— 0,70 13000— 16000 3000— 3700 0,65— 0,73 35— 50
25КФН14 12000— 13000 2300— 2800 0,60— 0,65 12000— 13500 2900— 3400 0,63— 0,70 25— 35
35КФН8 14000— 17000 2800— 3200 0,60— 0,65 — — — 25— 35
25КФН10 12000— 14000 2300— 3000 0,60— 0,70 12000— 14000 2800— 3500 0,65— 0,75 20— 25
так как эти сплавы в малых полях имеют более высокие, а в сред-
них полях — те же гистерезисные свойства, содержат в 1,5—2 раза
меньше кобальта и являются более технологичными.
Кроме листового материала из сплавов с пониженным содержа-
нием кобальта, легированных хромом и никелем, был создан мате-
22S
риал в виде проволоки квадратного и прямоугольного сечения. Гис-
терезисные свойства проволоки квадрат 1 мм из сплавов Fe—Со—
(2Г_V с различным содержанием кобальта приведены на рис. 256
и 257.
Для полей напряженностью меньше 140 Э целесообразно приме-
нять сплавы с содержанием кобальта не более 35%, гистерезисные
параметры которых выше. Зависимость гистерезисных свойств от
Рис. 256. Зависимость ги-
стерезисных свойств спла-
вов с 8% Сг и 6% V от со-
держания кобальта при на-
магничивании в поле макси-
мальной проницаемости
(проволока квадрат 1X1 мм;
после отпуска при оптималь-
ной температуре)
Рис. 257. Зависимость гистерезисных свойств сплавов с 8% Сг
и 6% V от температуры отпуска при намагничивании в поле
максимальной проницаемости (проволока квадрат 1X1 мм).
Исходное состояние (И. с.) — холодное волочение
229
температуры отпуска и суммарного обжатия приведена на рис. 258
и 259.
Область оптимальных температур для проволоки из этих спла-
вов 575—600° С. Зависимость свойств от температуры отпуска зна-
чительно менее резкая, чем на сплавах Fe—Со—V. Гистерезисные
Рис. 259. Зависимость гисте-
резисных свойств проволоки
сплава 35КХФ6 от величи-
ны суммарного обжатия при
намагничивании в поле мак-
симальной проницаемости
Рис. 258. Зависимость гисте-
резисных свойств сплава
35КХФ6 от температуры от-
пуска при намагничивании
в поле максимальной прони-
цаемости (проволока квад*
рат 1X1 мм)
параметры тем выше, чем выше суммарное обжатие. В отличие о
листовых материалов в случае изготовления проволоки суммарн
обжатие выше 70% уже обеспечивает получение более высоки ,
свойств, чем в листовом материале даже в направлении про
катки. •;
230
В табл. 130 приведены гистерезисные свойства для различных се-
чений и рабочие поля сплавов, рекомендуемых для изготовления ак-
тивной части роторов гистерезисных двигателей в виде навитого
из проволоки цилиндра.
ТАБЛИЦА 130. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА ПРОВОЛОКИ
ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ
В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
И РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РАБОЧИЕ ПОЛЯ
Марка сплава Проволока, имеющая в се- чении квадрат 3x3; 2,5x2,5мм: прямоугольник 4X2,5; 4x2 мм Проволока, имеющая в се- чении квадрат 2x2; 1,5x1,5; 1,2x1,2; 1,0x1,0 мм; прямо- угольник 2,5x1,5 мм Рекомендуемые рабочие поля, Э
В11'», Гс т (e-fWo)/Jds Tl в Гс т ?1 й, е, - (Г)
35КХФ8 (ЭП482) 13500— 15000 2500— 3000 0,6— 0,7 14000— 16000 3000— 3500 0,7— 0,8 100— 140
35КХФ6 13500— 15000 2500— 3700 0,6— 0,7 14000— 16000 3000— 4100 0,7— 0,8 80— 100
35КХФ4 — — — 14000— 16500 3000— 4200 0,7— 0,85 60— 80
25КХФ — — — 14000— 16000 2500— 3500 0,65— 0,75 30— 45
35КФН10 (ЭП483) 14000— 16000 3000— 3700 0,6— 0,75 15000— 17000 3500— 4300 0,75— 0,85 75— 90
35КФН8 — — — 15000— 17500 3600— 4300 0,68— 0,80 30— 50
Квадратная и прямоугольная проволока сплавов Fe—Со—Сг—V
и Fe—Со—Ni—V, изготовленная по оптимальным режимам, облада-
ет оптимальными гистерезисными параметрами (рис. 260—262).
Чувствительность сплавов к упругим механическим напряжениям,
которые могут возникнуть как в процессе работы двигателя, так
н при его изготовлении, можно видеть на примере сплава 35КФН10
(рис. 263).
При низких температурах отпуска с увеличением растягивающих
нагрузок снижается поле максимальной проницаемости, повышает-
ся & т™ к прямоугольность петли гистерезиса. При высоких темпе-
ратурах отпуска повышение нагрузки приводит к росту поля макси-
мальной проницаемости и снижению индукции. При оптимальной
ге'1пературе отпуска (для сплава 35КФН10 575—600° С) до нагру-
301< порядка 20 кгс/мм2 сплав остается нечувствительным к растя-
гивающим нагрузкам. Сплавы с хромом практически нечувствитель-
на к нагрузкам до 100 кгс/мм2 после отпуска при температуре
231
Рис. 260. Кривые намагни-
чивания сплавов (проволока
квадрат 1X1 мм)
Рис. 261. Зависимость удельных потерь гистерезиса
сплавов 25КХФ4, 35КФН10, 35КХФ6, 35КХФ8 (верх-
няя кривая), 40КХФ6 от величины индукции (про-
волока квадрат 1X1 мм)
232
Рис. 262. Зависимость удельных потерь гистерезиса различных сплавов от на
пряженности намагничивающего поля (проволока квадрат 1X1 мм)
в „ 263- Изменение Петли гистерезиса сплава 35КФН10 при намагничивании
Женям» 7авном полю максимальной проницаемости, ненагруженных и иагру-
ра отпуск РаЗЦ°В В зависимости от величины нагрузки о, кгс/мм2. Температу-
475; б — 625; в — 575; г — 690“ С
575—1>25° С. Это большое преимущество сплавов с 25—35% Со пе-
ред сплавами группы 52КФ.
Для двигателей, работающих при повышенных частотах, пред-
почтительны сплавы Fe—Со—Сг—V, обладающие повышенным зна-
чением электросопротивления (табл. 131). Коэффициент линейного
расширения двух из рассматриваемых сплавов приведен в табл. 132.
Сплавы с 25 и 35% Со после холодной деформации на 70% и по-
следующего отпуска имели огв = 130—140 и 140—150 кгс/мм2 соот-
ветственно. После холодной деформации на 92% и последующего
отпуска ав сплавов с 25 и 35% Со были 140—170 и 160—200 кгс/мм2
соответственно.
Сплавы Fe—Со—Сг—V и Fe—Со—Ni—V после деформации и
отпуска обладают высокими упругими свойствами; отношение
огу/Св = 80—90%. У сплавов Fe—Со—Сг—V не наблюдается хрут
кости, присущей Fe—Со—V и Fe—Со—Ni—V сплавам, даже при зпа-
чительном изгибе, поэтому их можно успешно применять в конст,
рукциях, требующих сочетания определенных магнитных и прочност
ных или магнитных и пружинных свойств.
Сплавы с 25—35% Со, легированные хромом и никелем, практи-
чески не меняют магнитные и гистерезисные свойства в интервал;
температур от —70 до +150° С. При охлаждении до —140° С ин<
дукция возрастает примерно на 5—10%, а остальные параметрь
не изменяются. При повышении температуры до 250° С свойств
снижаются не более чем на 10% (рис. 264). При возвращении к ком
натной температуре свойства восстанавливаются. Необратимое из
234
ТАБЛИЦА J3I. ПЛОТНОСТЬ И УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ СПЛАВОВ
СИСТЕМ Fe—Со—Сг—V и Fe—Со—ЛИ—V
Марка сплава V, г/см3 р, (Ом-мм2)/м Марка сплава г/см3 р, (Ом-мм2)/м | Марка сплава V, г/см3 р, (Ом-мм2)/м
35КХФ8 (ЭП482) 35КХФ6 7,9 7,9 0,850 0,735 35КХ10Ф4 35КХФ4 25КХФ6 7,9 7,9 0,870 0,840 35КФН10 (ЭП483) 25КФН14 8,1 8,0 0,410
ТАБЛИЦА 132. КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ МАРОК 35КФН10 и 35КХФ4
Марка сплава Коэффициент линейного расширения, а-10в, град 1, в интервале температур, °C Исходное состояние
20—100 20—200 20—300 20—400 20—500 20—600 20—700 20—800 (20—900
35КФН10 10,16 10,2 10,0 10,0 10,6 10,25 10,25 10,26 10,85 10,38 10,43 10,4 11,4 10,8 11,0 10,7 12,1 11,71 11,2 11,2 11,3 11,08 11,4 10,75 11,3 10,62 11,3 10,62 10,0 9,77 10,51 9,95 8,67 8,68 900° С, 1 ч, вода 1000° С, 1 ч, вода 1100° С, 1 ч, вода+ 500° С, 1 ч 1250° С, 1 ч, охлаждение со скоростью 50 град/ч до 730° С, дальше охлаждение с печью
35КХФ4 11,65 14,0 17,0 17,42 11,7 14,1 16,95 16,8 12,3 14,45 17,25 17,0 12,35 15,1 17,6 17,25 13,6 15,43 17,9 17,61 13,5 15,5 17,99 17,7 12,2 14,9 18,0 17,7 12,3 14,8 18,15 17,8 13,35 15,5 18,52 18,15 900° С, 1 ч, вода 1000° С, 1 ч, вода 1100° С, 1 ч, вода 1100° С, 1 ч, вода+550° С, 1 ч
g ТАБЛИЦА 133. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ ТИПА 30КХ15 и СПЛАВА 25КФН14 (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1517-71), %
Марка сплава Со Сг Ni V Мп С Si s р
не б олее
30КХ15 29,5—30,5 14,5—15,5 0,2—0,4 0,05 0,3 0,015 0,015
35КХ12 34,5—35,5 11,5—12,5 — — 0,2—0,4 0,05 0,3 0,015 0,015
35КХ15 34,5—35,5 14,5—15,5 — — 0,2—0,4 0,05 0,3 0,015 0,015
25КФН14 24,5—25,5 — 13,5—14,5 3,5—4,5 0,2—0,4 0,05 0,3 0,015 0,015
* На основе железа.
ТАБЛИЦА 134. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ТИПА 30КХ15 и СПЛАВА 25КФН14
ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ 100 Э (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1517—71)
Сплав Толщина, мм Вт- Гс- не меиее нс, э Вг/Вт’ не меиее Сплав Толщина, мм В , Гс, т’ ’ не менее нс, э Вг/Вт’ не меиее
30КХ15 0,2—0,35 18 000 27—35 0,9 35КХ15 0,2—0,35 16 000 42—52 0,9
0,5—0,7 17 500 27—35 0,9 0,5—0,7 16 000 42—52 0,9
1,0 17 000 27—35 0,9 1,0 15 000 42—52 0,9
30КХ12 0,2—0,35 18 000 27—35 0,9 25КФН14 0,2—0,35 16 500 20—26 0,9
0,5—0,7 17 500 27—35 0,9 0,5—0,7 16 000 20—26 0,9
1,0 17 000 27—35 0,9 1,0 15 500 20—26 0,87
ТАБЛИЦА 135. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Ге—Со-Cr В ВИДЕ ПРОВОЛОКИ
Марка сплава Темпера- тура от- | пуска, °C Ит’ Э э В,п, Гс вг’ Гс —3 Рг-10 , эрг/см3 Р^‘т- эрг/сма-Э Br/Bm хв э В,П’ Гс вг, Гс вг /в„ г' m
В поле максимальной проницаемости В поле 100 Э
30КХ15 550 57 44 17 600 17 000 216 3800 0,965 0,770 0,680 44 19 000 18 000 0,95
35КХ12 550 50 39 18 000 17 300 218 4250 0,960 0,780 0,748 39 19 200 18 000 0,942
ТАБЛИЦА 136. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 35КХ12 В ВИДЕ ЛИСТА
Толщина мм Нт-Э нс,э Вт' Гс Вг, Гс —3 Рг-10 , эрг/см3 рг/нт. эрг/(см’-Э) Вг'Вт нс/нт нс,э Вт' Гс вг, Гс В /в г т
0,5 37 25 В 1 18 200 юле мак 17 600 сим алъной 135 проницае 3670 мости 0,960 0,780 0,630 26 В пол 19 000 е 100 Э 18 000 0,95
0,3 42 30 18 800 18 000 172 4100 0,955 0,715 0,685 30,5 20 000 18 500 0,955
менение параметров начинается только после нагрева выше темпё-
ратуры отпуска.
Сплавы системы Fe—Со—Сг применяются в качестве магнитного
материала в элементах памяти магнитоуправляемых контактов, в
интегральных координатных соединителях и других радиотехни-
ческих устройствах. В связи с высокими значениями индукции этих
сплавов применение их в гистерезисных двигателях ограничено.
Сплавы выпускаются по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1517—71 в виде листа
и лент толщиной 0,2—1,0 мм, шириной 80—100 мм при минималь-
ной длине 200 мм. Химический состав и гистерезисные свойства
сплавов приведены в табл. 133 и 134.
По своей природе сплавы Fe—Со—Сг близки к сплавам Fe—Со—
Сг—V с низким содержанием ванадия и имеют те же закономер-
ности изменения свойств от степени суммарного обжатия и темпера-
туры отпуска.
Сплавы отличаются повышенным уровнем гистерезисных свойств
при сравнительно невысокой магнитной жесткости (Н^т =204-60 Э).
Сплавы Fe—Со—Сг можно изготавливать в виде листа, проволоки
и плющеной ленты различных сечений. Магнитные и гистерезисные
свойства приведены в табл. 135 и 136.
Сплавы обладают высокими значениями электросопротивления:
0,85—0,89 (Ом-мм2)/м в холоднодеформированном состоянии и
0,57—0,60 (Ом-мм2)/м после отпуска, что позволяет использовать
их при работе на повышенных частотах.
Предел прочности этих сплавов достигает 280 кгс/мм2 после окон-
чательной термической обработки.
Сплавы на основе систем Fe—Со—W—Мо
и Fe—Сг—W—Мо
Сплавы этой группы предназначаются для тех гистерезисных
двигателей и муфт, в которых активную часть ротора необходимо
иметь в виде сплошного цилиндра, стакана или чашки с дном. Спла-
Рис. 265. Зависимость поля максимальной проницаемо-
сти от содержания молибдена и вольфрама в сплавах
типа 12КМВ:
а - 12% W; б - 6% Мо
238
. изготовляют в виде поковок по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725—62, 1482 69
I л до_69 или труб. Сплавы этой группы являются дисперсионно
твердеющими и приобретают магнитные и гистерезисные свойства
после закалки и отпуска.
Сплавы Fe—Со—Мо с 12% Со и различным содержанием молиб-
рна были созданы как модификации известного сплава «Комол»
с 12% Со и 17% Мо, сплавы Fe—Со—W не имеют аналогов и были
Рг -/О3эрг/см3
созданы с целью замены дорогостоящего молибдена. Гистерезисные
свойства сплавов Fe—Со—W—Мо не уступают свойствам сплавов
без вольфрама.
Химический состав и гистерезисные свойства сплавов, выпускае-
мых по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725—62, приведены в табл. 137 и 138 и
на рис. 265—269. Сплавы поставляют в виде поковок диаметром
15—60 мм и листов толщиной 2—6 мм.
Для сплавов 12КМВ оптимальная температура закалки 1250—
1300° С, отпуска 700—750° С. Снижение температуры закалки резко
понижает гистерезисные свойства. Закалку производят в масло, так
как из-за низкой теплопроводности сплавов резкая закалка может
привести к образованию трещин. Нагрев под закалку рекомендуется
проводить в соляной ванне. При длительном нагреве происходит
рост зерна, который может привести к снижению механической проч-
ности. Для сплавов с содержанием W+Mo>16% нагрев под закалку
рекомендуется проводить следующим образом: подогрев в печи от
400 до 800° С, а затем перенос в ванну с температурой 1250—1300° С.
Изменение температуры отпуска в пределах ±10° С не дает резких
изменений свойств, что облегчает термическую обработку в условиях
серийного производства. Сплавы после горячей деформации изо-
тропны.
В табл. 139 и на рис. 268 и 269 приведены гистерезисные пара-
239
Рис. 267. Зависимость гисте-
резисных свойств сплава
12КМВ14 от температуры
отпуска при намагничива-
нии в поле максимальной
проницаемости (закалка пе-
ред отпуском с 1250° С)
t°c
Рис. 268. Кривые намагничивания сплавов типа
12КМВ после закалки с 1250° С и отпуска при
700° С
метры, получаемые на сплавах с 12% Со, легированных вольфрамом
и молибденом. Эти сплавы рекомендованы для двигателей с рабочи-
ми полями от 30 до 340 Э. ;
Хотя параметры всех кобальтсодержащих сплавов в условиях ,
повышенной радиации не снижаются, но сами сплавы становятся 1
радиоактивными. Для применения в условиях радиации были соз-
даны нечувствительные к радиации сплавы Fe—Сг—W и Fe—Сг— »
Рис. 269. Зависимость удельных потерь гистерезиса от вели-
чины поля (а) и максимальной индукции (б) после закалки
с 1250° С и отпуска при 700° С
ТАБЛИЦА 137. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ
ТИПА 12КМ и 12КМВ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725—62)
Содержание элементов, %
Марка сплава с Si Мп
не более Со Мо W
12КМ12 12КМ14 12КМ16 12КМВ12 12КМВ14 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 11,5—12,5 11,5—12,5 11,5—12,5 11,5—12,5 11,5—12,5 11,5—12,5 13,5—14,5 15,5—16,5 5,5—6,5 5,5—6,5 11,5—12 5 13,5-14,5
Остальное железо.
ТАБЛИЦА 138. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
ТИПА 12КМ и 12КМВ ПОСЛЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ В ПОЛЕ
МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725-62)
Марка сплава СП £ Э В^т, Гс
не n еиее
12КМ12 150—200 100 8000
12RM14 200—250 120 7500
12КМ16 250—300 150 7000
12КМВ12 180—250 120 7500
12КМВ14 230—300 150 7500
'6—1080 ' 241
ТАБЛИЦА 139. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ТИПА 12КВ и I2KMB ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ
В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Марка сплава э m ’ Гс эргДсм'Э) (Вг/Вт?т ЯМтп sin
12КВ 30—50 10 000—11 000 1900—2200 0,75—0,82 0,68—0,76 0,53—0,60 0,67—0,77
12КМ2В8 50—50 10 000—11 000 1900—2200 0,78—0,85 0,65—0,75 0,55—0,60 0,70—0,77
12КМ2В10 70—90 10 000—11 000 1800—2200 0,78—0,85 0,68—0,75 0,53—0,60 0,67—0,77
16КВМ 90—120 10 000—11 000 2000—2200 0,75—0,85 0,65—0,75 0,53—0,60 0,67—0,77
12КМВ10 100—150 10 000—11 000 1900—2200 0,78—0,85 0,65—0,75 0,52—0,60 0,66—0,77
(12КМВ12 150—200 10 000—11 000 1900—2200 0,78—0,85 0,65—0,75 0,52—0,60 0,66—0,77
12КМВ14 200—250 10 000—11 000 1800—2100 0,75—0,85 0,65—0,72 0,52—0,58 0,66—0,74
12КМВ16 250—300 9 500—10 500 1800—2100 0,73—0,80 0,65—0,72 0,50—0,58 0,63—0,74
12КМ14 200—250 9 500—10 500 1800—2200 0,75—0,80 0,65—0,72 0,52—0,58 0,66—0,74
12КМ16 270—340 9 500—10 500 1800—2000 0,73—0,78 0,65—0,72 0,52—0,58 0,66—0,74
ТАБЛИЦА 140. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ ТИПА 5ХВ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1482-69)
Марка спл ава Содержание элементов, % Марка сплава Содержание элементов, %
с Si Мп Сг W С Si Мп Сг W
не более не более
5ХВ10 5ХВ12 0,05 0,05 0,3 0,3 0,4 0,4 4,5—5,5 4,5—5,5 9,5—10,5 11,5—12,5 5ХВ14 5ХВ16 0,05 0,05 0,3 0,3 0,4 0,4 4,5—5,5 4,5—5,5 13,5—14,5 15,5—16,5
* На основе железа.
ТАБЛИЦА 141. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ТИПА 5ХВ
ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1482—69)
Марка сплава н^т, з т В^т, Гс э В^т, гс (Рг/Ят)Цт эрг/(см3-Э)
не менее
5ХВ10 35—45 10 000 20 8000 1500
5ХВ12 60—70 9 500 40 8000 1500
5ХВ14 70—85 9 500 50 8000 1500
5ХВ16 90—110 8 500 55 7500 1500
ТАБЛИЦА 142. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ
ТИПА 5ХМВ и 5КХМВ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1490—69)
Содержание элементов, %
Марка сплава с Si | Мп Сг Мо W Со
ие более
5ХМВ10 0,05 0,3 0,4 4,5—5', 5 5,5—6,5 9,5—10,5
5ХМВ12 0,05 0,3 0,4 4,5—5,5 5,5—6,5 11,5-12,5 —
5ХМВ14 0,05 0,3 0,4 4,5—5,5 5,5—6,5 13,5—14,5 —
5ХМВ16 0,05 0,3 0,4 4,5—5,5 5,5—6,5 15,5—16,5 —
5ХМВ18 0,05 0,3 0,4 4,5—5,5 5,5—6,5 17,5—18,5 —
5КХМ7В18 0,05 0,3 0,4 4,5—5,5 6,5—7,5 17,5—18 5 4,5— 5,5
* На основе железа.
ТАБЛИЦА 143. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
ТИПА 5ХМВ и 5КХМВ ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ
МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
(ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1490—69)
Марка сплава Э В%т, Гс эрг/(см3- Э)
не » енее
5ХМВ10 100—130 8000 1400
5ХМВ12 130—170 8000 1400
5ХМВ14 170—220 8000 1400
5ХМВ16 210—260 7500 1300
5ХМВ18 250—320 7500 1200
5КХМ7В18 350—400 7500 1200
16*
243
—W—Mo (табл. 140—143 и рис. 270—278). Их выпускают по ЧМТУ/
/ЦНИИЧМ 1482—69 для рабочих полей от 35 до 100 Э и ЧМТУ/
/ЦНИИЧМ 1490—69 для рабочих полей от 100 до 400 Э в виде
поковок диаметром от 20 до 60 мм.
Рис. 270. Зависимость поля максимальной проницаемости
от содержания молибдена и вольфрама в сплавах 5ХВ
и 5ХМВ
Л
Рис. 271. Зависимость
гистерезисных свойств
сплавов 5ХВ10 (штри-1
ховые линии) и 5ХВ14
(сплошные линии) от
температуры закалки •
при намагничивании'
в поле максимальной
проницаемости. От- •
пуск при 750° С
244
Рис. 272. Зависимость
гистерезисных свойств
сплавов 5ХВ10 (штри-
ховые линии) и 5ХВ14
(сплошные линии) от
температуры отпуска
при намагничивании
в поле максимальной
проницаемости. За-
калка с 1250° С
Рис. 273. Зависимость
гистерезисных свойств
сплава 5ХМВ14 от
температуры закалки
при намагничивании
в поле максимальной
проницаемости. От-
пуск 750° С
245
Рг10'3,зрг/см3
Рис. 274. Зависимость гистерезисных свойств сплава
5ХМВ14 от температуры отпуска при намагничива-
нии в поле максимальной проницаемости. Закалка
1250° С
Рис. 275. Кривые намаг-
ничивания сплавов типа
5ХВ после закалки с
1250° С и отпуска при
700° С
Для сплавов Fe—Сг—W со сравнительно малой степенью маг-
нитной жесткости (//^«<100 Э) закалка с 1250° С обеспечивает
т
достижение оптимальных свойств, рекомендуемый интервал темпе-
ратур отпуска для этих сплавов 700—725° С. Сплавы, содержащие
молибден и имеющие рабочие поля от 100 до 400 Э, более чувстви-
тельны к температуре закалки и требуют нагрева до 1300° С (см.
рис. 273). Оптимальный интервал отпуска 650—700° С.
246
В большинстве случаев для активной части ротора гистерезисного
двигателя наиболее выгодно использовать материал в виде трубы.
Техническими условиями ЧМТУ/ВНИТИ предусматривается постав-
ка сплавов 5ХВ14 и 12КМ14 в виде горячекатаных и теплокатаных
труб (табл. 144), гистерезисные свойства которых аналогичны свой-
ствам поковок.
В последнее время опробовано промышленное изготовление труб
из сплавов 5ХМВ18, 5ХМВ10 и 5ХВ14 (табл. 145).
Рис. 276. Зависимость удельных потерь гистерезиса раз-
личных сплавов от величины намагничивающего поля (а)
и максимальной индукции (б) после закалки с 1250° С и от-
пуска при 700° С
Рис. 277. Кривые намагничивания сплавов типа
5ХМВ после закалки с 1270° С и отпуска при 700° С
Для изготовления активной части ротора в виде тонкостенных
чаш и стаканов с дном наиболее рентабелен способ горячей штам-
повки из кованых заготовок. Этот способ можно применять и при
изготовлении роторов в виде цилиндров.
Рис. 278. Зависимость удельных потерь гистерезиса
различных сплавов от величины намагничивающего
поля (а) и максимальной индукции (б) после закал-
Рис. 279. Зависимость твердости сплавов 5ХМВ14
и 12ДМВ14 от температуры закалки. Термическая
обработка: ;;
1 — закалка; 2 — закалка+отпуск 750° С £
И
Сплавы Fe—Со—W—Мо и Fe—Сг—W—Мо допускают механи-
ческую обработку резцами с победитовой наваркой в состоянии по- г
ставки и после закалки. После отпуска сплавы твердеют (табл. 146).
По твердости можно в известной мере судить о качестве закалки
сплавов 5ХМВ и 12КМВ. При низкой температуре закалки твер- :
дость сплавов после отпуска <50 HR.C. У сплавов, содержащих
248
ТАБЛИЦА 144. СОРТАМЕНТ ТРУБ,
ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ ПО ЧМТУ/ВНИТИ
Марка сплава Размеры труб, мм Допускаемые отклоне- ния Длина (крат- ность) , мм Способ изготов- ления
на диа- метр, мм на толщину стенки, %
12КМ14 45X5,0 30X5,0 +2; -1 +12,5; —15,0 Зо Горячая про- катка
5ХВ14 45X5,0 30X5,0 15X3,5 25X3,5 30X4,0 +2; -1 ±0,45 ±12,5;—15,0 ±12,5 30 30 То же Теплая прокат- ка
ТАБЛИЦА 145. СОРТАМЕНТ ТРУБ ПО ТУ/В8739 151—70
Марка сплава Размеры труб, мм Допускаемые отклонения
по диаметру, мм по толщине стенки, %
5ХВ14 20X3,0 22X4,5 25X3,5 30X5,0 45X5,0 ±0,45 ±0,45 ±0,45 ±0,45 ±0,45 ±12,5 ±12,5 ±12,5 ±12,5 ±12,5
5ХМВ10 30X4,0 ±0,45 ±12,5
5ХМВ18 30X4,0 53X4,0 ±0,45 ±0,45 ±12,5 ±12,5
ТАБЛИЦА 146. ТВЕРДОСТЬ СПЛАВОВ Fe—Со—W—Мо и Fe—Сг—W—Мо
Марка сплава Твердость, HRC, сплавов после
горячей дефор- мации закалки с 1250—1300°С отпуска
12КВ 5ХВ 20—30 18—22 45—50
12КМВ 5ХМВ 25—40 18—25 50—60
249
кобальт (типа 12КМВ), контроль по твердости можно осуществлять
и непосредственно после закалки. Если твердость >25 HRC, это
значит, что температура закалки была пониженной (рис. 279).
Следует отметить, что все дисперсионно твердеющие сплавы
можно подвергать повторной закалке независимо от того, сделан
отпуск или нет.
Предел прочности сплавов типа 5ХМВ и 12КМВ составляет 60—
80 кгс/мм2 после закалки и 90—120 кгс/мм2 после отпуска. У спла-
Рис. 280. Зависи-
мость плотности
сплавов от содер-
жания вольфрама
bob 5ХВ и 12КВ предел прочности ниже: после закалки он равен
50—60 кгс/мм2, а после отпуска изменяется от 60 до 100 кгс/мм2
в зависимости от содержания вольфрама.
На рис. 280 приведена зависимость плотности от содержания
вольфрама.
Сплавы Fe—Со—W и Fe—Со—W—Мо имеют высокую темпера-
туру магнитного превращения:
Марка сплава 0с • °C
12КВ10...................... 875
12КВ14...................... 860
12КМВ14..................... 830
16КВМ....................... 875
5ХМВ................... /ЗЭ-760
По-видимому, именно этим объясняется высокая температурная
стабильность таких сплавов. В интервале температур от (—140)
до (4-250)° С свойства сплавов практически не меняются (измене-
ния не превышают 5%). При 500° С параметры снижаются примерно
на 10%, причем при возврате к комнатной температуре они восста-
навливаются (рис. 281 и 282).
Коэффициент линейного расширения сплавов приведен в табл. 147.
Электросопротивление сплавов 12КМВ равно 0,4—0,45 (Ом-мм2)/м,
а сплавов 5ХМВ 0,5—0,55 (Ом-мм2)/м. Сплавы типа 12КМВ реко-
мендуется использовать в двигателях и муфтах с частотой питаю-
щего напряжения, не превышающей 400 Гц. Сплавы типа 5ХМВ,
обладающие более высоким электросопротивлением, до 1000 Гц.
250
Рис. 281. Температурная зависимость магнитных свойств
сплава 12КВ14 при намагничивании в поле максимальной
проницаемости:
сплошные линии — нагрев, штриховые — охлаждение
Рис. 282. Темпе-
ратурная зависи-
мость гистерезис-
ных свойств спла-
вов 5ХВ11 (а) и
5ХВ14 (б) при на-
магничивании в
поле максималь-
ной проницаемо-
сти
261
ТАБЛИЦА 147. КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
СПЛАВОВ ТИПА 12КМВ; 5ХМВ и 5ХВ
Марка сплава Коэффициент линейного расширения а-10е в интервале температур, °C
20—100 20—200 20—300 20—400 20—500 20—600
12КМВ16 10,25 10,70 11,45 11,70 12,15 12,65
12КМВ14 10,05 10,70 11,30 11,60 12,10 12,60
12КМВ12 10,50 10,85 11,55 12,00 12,45 12,90
12КМВ10 10,05 11,60 11,60 12,25 12,50 13,15
12КМ4В12 10,50 11,20 11,90 12,25 12,70 13,15
12КМ2В12 10,50 11,05 11,70 12,05 12,60 13,05
5ХМВ8 10,90 11,60 12,40 12,85 13,40 13,90
5ХМВ12 10,90 11,60 12,40 12,70 13,30 13,85
5ХВ12 10,80 10,80 11,10 — — —
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Мп
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Мп по своей природе анало-
гичны сплавам Fe—Со—V, но не содержат дорогостоящих или де-
фицитных элементов. Изготовляют их в виде холоднокатаных с боль-
шими обжатиями листов и для получения необходимых магнитных
и гистерезисных свойств подвергают отпуску. При намагничивании
в поле насыщения сплавы обладают Не от 30 до 200 Э и Вт от 12000
до 7000 Гс в зависимости от температуры отпуска. Сплавы Fe—Ni—
Мп анизотропны.
Сплав 12ГН можно применять в гистерезисных двигателях с ра-
бочими полями 50—200 Э. Химический состав сплава: 11,5—12,5% Мп,
3,0—4,0% Ni, 2,5—3,5% Мо. Вместо 3% Мо сплав может содержать
0,8—1,2% Мо и 1,0—1,5% V. Необходимая величина напряженности
поля максимальной проницаемости достигается подбором темпера-
туры отпуска. Для двигателей с рабочими полями 25—40 Э реко-
мендуется сплав 12НГ (рис. 283, 284). Химический состав сплава:
11,5—12,5% Ni, 3,0—4,0% Мп, 0,8—1,2% Мо, 1,2—1,7% V.
ТАБЛИЦА 148. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
12ГН и 12НГ ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ
В ПОЛЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Марка сплава S i S Ч S. — ► ф й в £ zL sL S п 'в а? sin уНтя Рекомеидуе- i мые рабочие | поля, Э
12ГН 12НГ 10 000— 5000 10 000— 12 000 1400— 1700 1700— 1900 0,45— 0,55 0,50— 0,55 0,75— 0,80 0,75— 0,80 0,60— 0,70 0,65— 0,75 0,50— 0,60 0,60— 0,70 50—250 25—40
252
ЩНя^рг/си^э
^Ю^зрг)^
Рис. 283. Зависимость
гистерезисных свойств
сплава 12ГН от тем-
пературы отпуска при
намагничивании в по-
ле максимальной про-
ницаемости (кольце-
вые образцы)
Рис. 284. Зависимость
гистерезисных свойств
сплава 12ГН от на-
пряженности намаг-
ничивающего поля
при различных темпе-
ратурах отпуска
(кольцевые образцы)
255
Гистерезисные свойства сплавов Fe—Ni—Мп ниже, чем других
сплавов (табл. 148), поэтому их можно рекомендовать только для
дешевых двигателей. Сплав 12ГН применяют также для стрелок
компасов, фокусирующих магнитов и отклоняющих систем электрон-
нолучевых трубок и цветных телевизоров.
Сплавы на основе системы Fe—Ni—Al—Nb
Сплавы Fe—Ni—Al—Nb представляют собой дешевый материал,
изготавливаемый в виде горячекатаных листов по ЧМТУ/ЦНИИЧМ
5800—57. Химический состав сплавов приведен в табл. 149, а сор-
тамент и магнитные свойства — в табл. 150 и 151. Сплавы пригодны
Рис. 285. Температурная зависимость магнитных свойств
сплава 20НЮ при намагничивании в поле максимальной
проницаемости (закалка 1150° С, 15 мин, охлаждение
на воздухе+отпуск 600° С, 3 ч, охлаждение на воз-
духе) :
сплошные линии — нагрев, штриховые — охлаждение
для двигателей с рабочими полями 150—250 Э. Фактические гистере-
зисные свойства приведены в табл. 152.
Сплавы можно подвергать штамповке в нагретом состоянии
(1000—1100° С). Нижний предел температуры штамповки 500° С.
Кольца могут быть вырезаны из заготовки после умягчающего от-
жига при SOC—950°, выдержка 6—10 ч с охлаждением по 50 град/
/30 мин до 200° С. При этом твердость сплавов составляет 32—
38 HRC, поэтому такой способ для серийного изготовления деталей
не рекомендуется. Термическая обработка готовых изделий: закал-
ка на воздухе с 1150—1200° С и отпуск при 600° С в течение 4—6 ч.
Сплавы изотропны.
При конструировании двигателей с активной частью из сплавов
20НЮ и 22НЮ целесообразно применять ферромагнитную втулку.
254
ТАБЛИЦА 149. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СПЛАВОВ 20НЮ и 22НЮ
(ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5800-57)
Марка сплава Содержание элементов, %
С | Si | Мп Ni Al Nb
не более
20НЮ 22НЮ 0,05 0,05 0,4 0,4 0,6 0,6 19,5—20,5 21,5—22,5 8,4—9,6 8,4—9,6 3,7—4,2 3,7—4,2
' На основе железа.
ТАБЛИЦА 150. СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ 20НЮ и 22НЮ
(ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5800—57)
Толщина, мм Допуск по тол- щине, мм Ширина, мм Допуск по ширине, мм Длина, мм, не менее
1,5 ±0,10 35—120 ±15 250
2,0—3,0 ±0,15 35—120 ±15 250
4,0—6,0 ±0,25 35—120 ±15 250
8,0—10,0 ±0,50 35—120 ±15 250
ТАБЛИЦА 151. МАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВОВ
20НЮ и 22НЮ ПО ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5800—57
Марка сплава э вг, Гс
20НЮ 22НЮ 150—180 220—260 8000—7000 8000—7000
ТАБЛИЦА 152. ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
20НЮ и 22НЮ ПРИ НАМАГНИЧИВАНИИ В ПОЛЕ
МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
1 Марка сплава я> g Гс т Р*т, ю—З, эрг/см1 e-EKO)/jde i s i 'g a? g Ц, siny
20НЮ 150— 7500— 200— 1200— 0,75— 0,58— 0,50— 0,6—
200 8500 250 1300 0,85 0,68 0,55 0,7
22НЮ 200— 7000— 240— 1100— 0,7— 0,58— 0,50— 0,6—
250 8000 280 1250 0,8 0,68 0,55 0,7
255
Свойства сплавов стабильны при работе в интервале температур от
—150 до +300° С. Нагрев до 500° С не вызывает изменения свойств
(рис. 285).
Рекомендации по применению. Свойства материала наиболее пол-
но используются, если перемагничивание происходит в поле его
максимальной проницаемости. При этом достигаются наилучшие зна-
чения coscp и к. п. д. двигателя, так как максимум p=f(H) прак-
тически совпадает с максимумом sin y=f(ff).
При выборе материалов для двигателей величина всегда
является заданной, так как она зависит от габаритов и конструкции
двигателя и должна соответствовать рабочему полю. При данном
материал считается тем лучше, чем выше все остальные гисте-
резисные параметры. Чем выше потери на гистерезис, тем больше
мощность и момент двигателя: повышение Л’^т, (/-/C/Hm) и
(Br/В^т повышает к. п. д. двигателя. Увеличение приводит
к уменьшению толщины активного слоя. При этом мощность и мо-
мент двигателя не изменяются, так как удельные потери возрастают
в той же мере, в какой уменьшается объем. Небольшое улучшение ’
характеристик двигателя может быть получено при повышении
за счет того, что в более тонком роторе равномернее распреде-
лен магнитный поток и, следовательно, лучше используется мате-
риал. Несколько облегчается при этом и пуск двигателя за счет
повышения проницаемости материала.
При выборе материала ротора необходимо учитывать и другие
характеристики: повторяемость магнитных свойств, обрабатывае-
мость, совпадение температурных коэффициентов линейного расши- >:
рения активных и конструктивных материалов, механическую проч-
ность и постоянство свойств в широком диапазоне внешних тем-
ператур. Для двигателей с небольшим пусковым моментом мате- •
риал ротора должен иметь максимальное электросопротивление для
снижения поверхностных потерь. Высокие значения р необходимы \
и для высокоскоростных двигателей (питание током повышенной
частоты). Наконец, при выборе материала необходимо учитывать
его стоимость и дефицитность.
Применение сплава 52КФВ (52КФН) оправдано только в маши-.|
нах с активной частью ротора из колец толщиной 0,7 мм и с рабо-р
чими полями выше 120 Э, где сплав обладает наиболее высокими’,
свойствами. д
При изготовлении роторов аналогичной конструкции с меньшими":
рабочими полями целесообразно применять сплавы с 25—35% Со, f
легированные хромом и ванадием или никелем и ванадием. Этн у
сплавы при меньшем содержании кобальта и меньшей стоимости,1:
чем сплавы 52К.Ф, обладают более высокими гистерезисными свой-'
ствами в полях от 20 до 60 Э и одинаковыми свойствами в полях-,,.
70—120 Э. Кроме того, сплавы с пониженным содержанием кобальта -
имеют ряд технологических преимуществ: менее чувствительны К1
колебаниям температур отпуска и напряжениям, более пластичны,)
Поэтому применение для активной части роторов сплавов 52КФ5,
52КФ7 и 52КФ9 нецелесообразно.
Для двухполюсных роторов можно использовать набор колец*
с фиксацией направления прокатки (для материала обычной про-)
256 I
катки) по направлению полюсов. Это дает повышение параметров
примерно на 15%.
При выборе материалов необходимо учитывать также стоимость
п дефицитность сплавов. Двигатели с активной частью ротора из
проволоки во много раз дешевле, так как применение проволоки
квадратного или прямоугольного сечения обеспечивает практически
безотходное использование материала. При штамповке (высечке)
колец из листов отходы во много раз превышают количество полезно
используемого материала.
Выбор марки сплава определяется напряженностью рабочего поля
двигателя. В зависимости от величины поля можно применять про-
волоку из сплавов Fe—Со—Ni—V, Fe—Со—Сг—V или сплава
52К.ФП (52КФВ). Для высокоскоростных двигателей, работающих
на повышенных частотах, предпочтительны Fe—Со—Сг-—V сплавы,
обладающие повышенным р. Для наиболее дешевых двигателей,
допускающих использование сплавов с несколько пониженными ги-
стерезисными параметрами, могут быть рекомендованы холодно-
деформируемые сплавы 12ГН и 12НГ и горячедеформируемые сплавы
20НЮ и 22НЮ.
3. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НОСИТЕЛЕЙ
МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ
Для изготовления носителей магнитной записи первоначально
использовали хромистую и вольфрамовую стали, позже — сплавы си-
стем Fe—Со—V, Си—Ni—Со, Си—Ni—Fe. В последнее время пред-
почтение отдается сплавам на основе системы Fe—Сг—Ni. Физиче-
ские и механические свойства этих сплавов и их особенности под-
робно описаны выше в п. 1. Для однодорожечной записи звука
и импульсов применяют микропроволоку диаметром 0,020—0,050 мм,
для многодорожечной — ленту толщиной 0,010—0,020 мм различной
ширины.
Преимуществами металлических носителей записи по сравнению
с носителями на органической основе являются: возможность их
использования в широком интервале температур и при высокой от-
носительной влажности; высокие механические свойства; значительно
меньший объем и масса носителя на единицу времени звучания.
Недостатки: невозможность монтажа отдельных отрезков носителя,
появление амплитудной модуляции из-за прокручивания проволоки
при ее транспортировке.
Магнитнотвердые сплавы, используемые в качестве носителей
магнитной записи, должны обладать сочетанием определенных маг-
нитных свойств, рабочих (электроакустических) параметров и меха-
нических свойств. Наиболее важное значение имеют рабочие пара-
метры. При записи звука к ним относят: среднюю чувствительность,
неоднородность чувствительности на заданной низкой и высокой
частоте, частотную характеристику, нелинейные искажения, раз-
магничиваемость, шум размагниченного носителя, шум при намагни-
чивании постоянным током, копир-эффект. При записи импульсов
важнейшим фактором является плотность записи.
Требуемый уровень рабочих параметров достигается главным об-
разом путем строгой регламентации магнитных свойств, хотя одно-
значной количественной связи между ними и рабочими параметрами
не установлено.
17—1080 257
Магнитные свойства носителя записи — Вт и Н,- — ограничива-
ются как по верхнему, так и по нижнему пределам. Ограничение В,
по нижнему пределу связано с необходимостью получения сигнала
определенной величины (отдачи) на выходе головки воспроизведе-
ния (этот сигнал связан с чувствительностью носителя) ограничение
по верхнему пределу связано с необходимостью избежать намагничи-
вания относительно больших участков носителя одним сигналом (оно
сопровождается уменьшением разрешающей способности носителя
и появлением вредного копир-эффекта). Ограничение Нс по верхнему
пределу обусловлено задачей сравнительно невысокого расхода
энергии на намагничивание и размагничивание носителя, а по ниж-
нему — необходимостью обеспечения нужной частотной характери-
стики, а также опасностью саморазмагничивания носителя и соот-
ветствующей потери информации. Улучшение частотной характери-
стики и снижение нелинейных искажений осуществляются путем по-
повышения степени прямоугольности петли гистерезиса сплава.
Величина задаваемых Вг и Нс зависит от конкретного вида аппа-
ратуры, для которой предназначен носитель, и находится в узких
пределах (например, Вг = 1—1,5кГс, Н,=500—600Э). Этот уровень
должен выдерживаться по всей длине носителя и его ширине (если
носителем является лента) для обеспечения однородности рабочих
параметров и в первую очередь чувствительности и частотной ха-
рактеристики.
Выбором состава сплава и варьированием технологии его полу-
чения в виде микропроволоки или микроленты получаются разнооб-
разные сочетания рабочих параметров, которые измеряются (в дБ)
относительно параметров заранее выбранного типового носителя.
Они зависят не только от магнитных свойств материала носителя,
но и от конструкции, материала и качества головок записи и воспро-
изведения, скорости и равномерности движения носителя, режима
записи, свойств типового носителя и др. Поэтому измерение рабочих
параметров металлических носителей производится на специальных
стендах со строго оговоренной для них и для каждого типа носителя
методикой измерений. Подробное изложение такой методики выхо-
дит за рамки настоящего справочника. Поэтому приводить получае-
мые свойства в отрыве от методики не целесообразно. Ознакомиться
с ними можно, например, в справочнике «Материалы в приборостро-
ении и автоматике», М., «Машиностроение», 1969, с. 92.
СПИСОК. ЛИТЕРАТУРЫ
Б о з о р т Р. М. Ферромагнетизм, М., ИЛ, 1956. 734 с. с ил.
Вольфарт Э. П. Магнитнотвердые материалы. М. — Л., Госэнергоиздат,
1963. 200 с. с ил.
Вонсовский С. В. Магнетизм. М,. «Наука», 1971. 525 с. с ил.
Габриэлян Д. И. Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1972. 104 с.
с ил.
Горбунов В. И., Грац ианов Ю. А., Краснопевцев Б. С.—
МиТОМ, 1970, № 2, с. 13—16 с ил.
Грацианов Ю. А., Герасименко А. А. — «Передовой научно-техни-
ческий и производственный опыт». ГОСИНТИ, 1963, № 15-63-762/12, с. 3—20
с ил.
Грацианов Ю. А., Герасименко А. А., Пасечная В. В. — Бюл.
института «Черметинформация», 1966, № 24(548), с. 20—21 с ил.
Грацианов Ю. А., Рабинькин А. Г. — «Электричество», 1965, № 10,
с. 86—88 с ил.
Гудремон Э. Специальные стали. М., Металлургиздат, 1959. 734 с. с ил.
Зельдович В. И., Агаркова И Г., Счастливцев В. М. — ФММ,
1971, т. 31, вып. 6, с. 1198—1206 с ил.
Магат Л. М., Макарова Г. М„ Шур Я. С. — ФММ, 1968, т. 25, вып. 3,
с. 431—438 с ил.
Мастяев Н. 3., Орлов И. Н. Гистерезисные электродвигатели. Ч. 1.
М., «Энергия», 1963, 220 с. с ил.
Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник. Под ред. Пяти-
на Ю. М. М., «Машиностроение», 1969. 631 с. с ил.
Половов В. М. — ФММ, 1965, т. 20 вып. 1, с. 55—59 с ил.
Половое В. М., Красильников Л. А. — ФММ, 1965, т. 20, вып. 2,
с. 210—215 с ил
Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Пятина ГО. М. М., «Энергия», 1971.
374 с. с ил.
Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Казарновского Л. Ш. М. — Л., Гос-
энергоиздат, 1963. 239 с. с ил.
Потапов Н. Н., Рабинькин А. Г. — ДАН СССР, 1965, т. 160, № 13,
с. 586—589 с ил.
Прецизионные сплавы. М., Металлургиздат, 1956 (ЦНИИЧМ. Сб. № 15)
Прецизионные сплавы. М., Металлургиздат, 1962 (ЦНИИЧМ. Сб. № 25)
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1967 (ЦНИИЧМ. Сб. № 51)
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1969 (ЦНИИЧМ. Сб. № 71)
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1971 (ЦНИИЧМ. Сб. № 78)
Равдель М. П., Веллер М. В., Коняев JO. С. — «Изв. АН СССР.
Металлы», 1973, № 5, с. 247—249 с ил.
Равдель М. П., Петрова О. Н. — «Изв. АН СССР. Металлы», 1973,
№ 4, с. 153—155 с ил.
Равдель М. П., Петрова О. Н. Авт. свид. № 358418. — «Бюл. изобрел,
и товарных знаков», 1972, № 34, с. 95—96.
Раевская М. Н. Авт. свид. № 137947. — Бюл. изобрел, и товарных знаков»,
1961, № 9, с. 29.
Раевская М. Н. Авт. свид. № 141174.— «Бюл. изобрел, и товарных знаков»,
1961, № 18, с 20.
Раевская М. Н. — «Изв. АН СССР, сер. «Металлургия и топливо», 1959,
№ 4, с. 114—119 с ил.
Раевская М. Н. — «Изв. АН СССР, сер. «физ.» 1959, с. 23, № 3, с. 266—269
с ил.
Раевская М. Н., Мещаненко Н. П, Афанасьев Ю. А. Авт.
свид. № 193729. — «Бюл. изобр. и лов. знаков», 1967, № 7, с. 97.
Раевская М. Н., Мещаненко Н. П., Макеенко А. И. Авт. свид.
№ 164029. — «Бюл. изобр. и лов. знаков», 1964, № 13, с. 23.
Раевская М. Н. — «Научные доклады высшей школы. Электромеханика
и автоматика», 1958, № 1, с. 215—226 с нл.
Раевская М. Н., Савостьянова Н. А. Авт. свид. № 198677. — «Бюл.
изобр. и тов. знаков», 1967, № 14, с. 100.
Физические основы магнитной звукозаписи, М., «Энергия», 1970, 420 с. с ил.
Авт.: Вроблевский А. А., Корольков В. Г., Мазо Я. А. и др.
Шур Я. С., Л ужи иска я М. Г., Шубина Л. А. — ФММ, 1957, т. 4,
вып. 1, с. 54—59 с ил.
М 11 е г п R. М. — Platinum Metals Review, 1961, v. 5, № 3, p. 82—88, ill.
Nideo Kaneko, Motof oni Homma. Trans. lapan Inst. Met., 1968,
v. 9, p. 124—129.
J. Tatsudzi, K. Ceita — «Bull Japan Inst. Met.», 1969, v. 8, № 6,
p 412—429.
17*
Глава III
СПЛАВЫ
ОМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Сплавы с заданными электрическими свойствами обладают опре-
деленным сочетанием свойств, например высоким электрическим со-
противлением и низким температурным коэффициентом электриче-
ского сопротивления (ТКЭС), низким ТКЭС и высокой тензочувстви-
тельностью, высоким электрическим сопротивлением и высокой
жаростойкостью и т. д. Как правило, помимо сочетания основных па-
раметров, от этих сплавов требуется также определенная совокуп-
ность других физических, механических и эксплуатационных харак-
теристик.
По основному назначению сплавы можно разделить на четыре
группы:
1) сплавы для резисторов;
2) сплавы для тензорезисторов (тензодатчиков);
3) сплавы для электронагревателей;
4) сплавы для термосопротивлений.
1. СПЛАВЫ ДЛЯ РЕЗИСТОРОВ
И ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ
Общая характеристика. Для сплавов этой группы наиболее важ-
ны следующие свойства:
1. Высокое удельное электросопротивление.
2. Малый или заданный по величине и знаку температурный ко-
эффициент электросопротивления в интервале рабочих температур
(при минимальной кривизне зависимости электросопротивление —-
температура).
3. Температурно-временная стабильность электросопротив-
ления.
4. Низкая термоэлектродвижущая сила в паре с медью.
5. Высокая окалнностойкость в интервале - рабочих темпе-
ратур.
6. Тензочувствительность, являющаяся для тензорезисторов важ-
ной характеристикой, определяется по формуле
где AR/R— относительное приращение электросопротивления;
AZ/Z-—относительное удлинение (или сжатие).
Тензочувствительность должна быть максимальной и сохранять-
постоянство в интервале рабочих температур.
7. Высокая пластичность в холодном состоянии, обеспечивающая
получение из сплавов проволоки и ленты тончайших сечений.
Сплавы этой группы изготовляют на основе двойных систем
260
ТАБЛИЦА 153. РАБОЧИЙ ИНТЕРВАЛ ТЕМПЕРАТУР И НАЗНАЧЕНИЕ СПЛАВОВ
Марка сплава Рабочий интервал температур, °C Назначение сплавов
оптимальный предельный
Н80ХЮД 20—300 (+20)—(—70)* (70)-(+480) Проволока для малогабаритных прецизи- онных резисторов
ЭЦ277 20—150 20—300 То же
Х20Н75Ю 20—350 (+20)—(—70) (—70)—(+480) Проволока и лента для малогабаритных прецизионных резисторов, печатных рези- сторов, жаростойких тензорезисторов
Н63ГХ 20—200 (—60)—(+300) Проволока для малогабаритных прецизион- ных резисторов
НГ45Ф 20—150 (—60)—(+250) То же
НМ23ХЮ 20—430 (+20)-(-196) (—196)—(+500) Проволока и лента для малогабаритных прецизионных резисторов и жаростойких тензорезисторов
0Х21Ю5ФМ 20—480 (+20)—(—196) (—196)—(+600) Проволока для жаростойких тензорезисто- ров
0Х21Ю9 20—480 (+20)—(—196) (—196)—(+800) То же
g * Для низких температур оптимальный и предельный интервал температур совпадают.
Ni—Сг, Ni—Mn, Ni—Mo и тройной системы Fe—Сг—Al: Н80ХЮД,
Х20Н75Ю, Н63ГХ, НГ45Ф, НМ23ХЮ, 0Х21Ю5ФМ, 0Х21Ю9, ЭП277.
Комплексное легирование улучшает электрические свойства сплавов,
в первую очередь повышает удельное электросопротивление и сни-
жает температурный коэффициент электросопротивления. Опти-
мальные и предельные интервалы рабочих температур эксплуатации
сплавов и основные области применения сплавов приведены
в табл. 153.
ТАБЛИЦА 154. РАЗМЕРЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ
ПРОВОЛОКИ ИЗ РЕЗИСТИВНЫХ И ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ
СПЛАВОВ
Диаметр, мм Допускаемое отклонение, мм Длина, м, не менее Диаметр, мм Допускаемое отклонение, мм Длина, м, ие менее
0,02 +0,001 —0,003 100 0,1 +0,020 —0,010 300
0,025 +0,001 —0,003 100 0,15 +0,020 —0,010 400
0,030 +0,001 -0,003 100 0,2 +0,020 —0,010 500
0,05 +0,005 —0,004 200 0,40 +0,020 —0,010 500
Сортамент. Сплавы производят преимущественно в виде прово-
локи диаметром 0,02—0,4 мм и ленты толщиной 0,01—0,1 мм
(табл. 154, 155). Сплав Н63ГХ изготовляют также в виде прутков
для литья микропровода в стеклянной изоляции, а сплав НГ45Ф —
в виде прессованных прутков.
ТАБЛИЦА 155. РАЗМЕРЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ЛЕНТЫ
ИЗ РЕЗИСТИВНЫХ И ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ СПЛАВОВ
Толщина, мм Допускаемое от- клонение по толщине, мм Ширина, мм Длина, м
не м енее
0,010 + 0,001 80 5
0,020 ±0,002 80 5
0,025 + 0,002 80 5
0,030 —0,004 80 5
Нормируемые свойства сплавов. В табл. 156 приведены норми-
руемые свойства сплавов с высоким удельным электросопротивлени-
ем после окончательных стабилизирующих термообработок.
Удельное электросопротивление (р) и температурный коэффици-
ент электросопротивления (ас) являются основными определяющи-
262
ТАБЛИЦА 156. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕМ
Марка сплава 1 р, Ом • мм- 1 м “с, 10—s 1/°С Интервал рабочих температур, °C S °в, кгс/мм2 б, % ТУ
Н80ХЮД ЭП277 Х20Н75Ю Н63ГХ НГ45Ф НМ23ХЮ 0Х21Ю5ФМ 0Х21Ю9 1,4 —1,5 >1,4 1,3—1,4 1,3—1 ,4 1,75—2,0 1,5—1,6 1,4—1,5 >1,65 + 3 <5 ±3 ±3 -(4-10) <3 <4 -(4 - 5) 20—300 20—150 20—300 20—200 20—150 (+ 20) — (— 60) 20—500 ( + 20) - ( - 196) 20—600 ( + 20)-(- 196) 20—800 ( + 20)-(- 196) 2±0,05 2±0,05 2,2 + 0,05 2,7 + 0,05 2,15 + 0,05 90—100 >90 90—100 80—100 70—100 > 130 >80 >75 8—18 >10 10—20 8—18 4—18 >18 8—15 5—10 ТУ141-41—71 ЧМТУ1-337—68 ЧМТУ1515—71 ТУ 14-1-41—71 ЧМТУ1494—70 ТУ14-222-19—72 ЧМТУ1451—66
ТАБЛИЦА 157. УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ СПЛАВОВ
Марка сплава р, (Ом-мм2)/м, сплавов после Марка сплава р, (Ом-мм2)/м, сплавов после
закалки с 1000—1050° С закалки и отпуска при 450—550° С закалки с 1000—1050° С закалки и отпуска при 450—550° С
Н80ХЮД 1,25—1,28 1,4—1,5 Х20Н75Ю 1,19—1,22 1,3—1,4
ми характеристиками сплавов. Для их расчета применяются следую-
щие формулы:
ЯЗ
р== —
(6)
Idp
«с =---- .
pdt
(7)
Высокое удельное электросопротивление сплавов обеспечивается
подбором химического состава и термической обработки, приводя-
щих к возникновению неоднородной структуры твердого раствора,
полностью зависящей от фазового состава сплава. Сплавы на основе
системы Ni—Сг имеют минимальное значение удельного электросо-
противления после холодной деформации. Последующая высокотем-
пературная закалка и стабилизирующий отпуск при умеренных тем-
пературах приводят к максимальному значению удельного электро-
сопротивления (табл. 157).
В процессе отпуска в сплавах Н80ХЮД и Х20Н75Ю проте-
кают диффузионные процессы, приводящие к возникновению ближ-
него порядка и образованию мелкодисперсных (субмикроскопиче-
ских) зародышей у'-фазы (Ni3Al). Оба эти структурных процесса
вызывают искажения кристаллической решетки и появление допол-
нительных центров рассеяния электронов проводимости, что приво-
дит к повышению электросопротивления сплавов по сравнению с за-
каленным состоянием. Окончательная стабилизирующая термическая
обработка в районе 500° С обеспечивает получение высокого удель-
ного электросопротивления и малого температурного коэффициента
электросопротивления. Колебания химического состава от плавки
к плавке требуют индивидуального подбора режима отпуска, обе-
спечивающего оптимальные электрические свойства. Варьируя тем-
пературой отпуска, можно получить малый положительный или от-
рицательный температурный коэффициент электросопротивления
сплава, что особенно существенно при изготовлении самотермоком-
пенсированных тензорезисторов.
Температурные зависимости электросопротивления сплавов
Н80ХЮД и Х20Н75Ю после различных температур отпуска в интер-
вале 350—600° С с характерным для каждого сплава переходом от
положительного к отрицательному ходу зависимости электросопро-
тивления показаны на рис. 286, 287. Такой переход дает возмож-
ность путем термической обработки получать близкое к нулю зна-
чение температурного коэффициента электросопротивления. После
окончательной термической обработки сплавы обладают большой
стабильностью электросопротивления во времени в интервале тем-
ператур 20—300° С.
Основой сплава Н63ГХ является тройной твердый раствор
на основе никеля. Требуемые значения удельного электросопротив-
ления и его температурного коэффициента достигаются в результа-
те старения предварительно закаленного с 900° С сплава. При старе-
нии в интервале 400—450° С происходит образование структуры
предвыделения. Такая неоднородная структура повышает удельное
электросопротивление сплава от 1,33—1,35 до 1,38—1,41 (Ом-мм2)/м
и приводит к изменению знака ае от отрицательных к положитель-
ным значениям. Старение позволяет получать ас в пределах ±ЗХ
XI 0“5 1/°С.
264
Рис. 286. Зависи-
мость электриче-
ского сопротивле-
ния сплава
Н80ХЮД от тем-
пературы нагрева.
Исходное состоя-
ние: проволока
термически обра-
ботанная по режи-
му: закалка с
1000° С+отпуск
при различных тем-
пературах (цифры
на кривых), вы-
держка 3 ч, охлаж-
дение с печью
(ЛВ/вУЮ''
350°С
400
475
500
525
600 550
100 200 300 400 500 t°C
AR/RfO*
Рис. 287. Зависи-
мость электриче-
ского сопротивле-
ния сплава
Х20Н75Ю от тем-
пературы нагрева.
Исходное состоя-
ние: проволока
термически обра-
ботанная по режи-
му: закалка с
1000° Сф-отпуск
при различных тем-
пературах (цифры
на кривых), вы-
держка 3 ч, охлаж-
дение с печью
265
Типичная для сплава Н63ГХ кривая зависимости ас от температуры
старения приведена на рис. 288.
Сплав НГ45Ф является интерметаллидом на основе соединения
NiMn. После закалки с 800—950° С сплав имеет р=1,75 —
—1,80 (Ом-мм2)/м. Последующее старение при 300—400° С повы-
Рис. 288. Зависимость
температурного коэф-
фициента электросо-
противления сплава
Н63ГХ от температу-
ры старения, исход-
ное состояние: закал-
ка с 950° С, 15 мин
в масле
шает р до 1,95—2,05 (Ом-мм2)/'м. При старении в структуре пере-
охлажденного твердого раствора образуются домены упорядоченно-
го соединения NiMn, размеры и характер распределения которых
увеличивают рассеяние электронов проводимости, тем самым повы-
шая р и определяя величину и знак ас. Типичная кривая зависимо-
* 1000— 40 80 120 160 tfC
0
-1UUU -2000—
Рис. 289. Зависимость электрического сопротивления сплава
НГ45Ф от температуры. Исходное состояние: закалка с 850° С+
+старение при 330° С, 6 ч
сти электросопротивления от температуры для сплава НГ45Ф пока-
зана на рис. 289.
Сплав НМ23ХЮ относится к упорядоченным твердым раство-
рам. После закалки с температур 1050—1100° сплав является пере-
сыщенным у-твердым раствором и имеет удельное электросопротив-
ление 1,35—1,42 (Ом-мм2)/м. Сплав нестабилен в закаленном состо-
янии; величина температурного коэффициента электросопротивления
превышает 5-Ю-5 1/°С в интервале 20—500° С. Отпуск в интервале
температур 450—530° С приводит к возникновению в твердом рас-
255
творё мелкодисперсных когерентных зародышей упорядоченной
фазы типа Ni<Mo. Наличие этих зародышей приводит к дополни-
тельному рассеянию электронов проводимости и повышению удель-
ного электросопротивления до 1,5—1,6 (Ом-мм2)/м. Минимальный
температурный коэффициент электросопротивления получается пос-
ле отпуска в районе 500° С, при этом достигается величина
(1—3) • 10~5 1/°С в интервале 20—400° С.
На рис. 290 приведены температурные зависимости электросопро-
тивления сплава НМ23ХЮ после различных термических обработок.
Рис. 290. Зависимость электрического сопротивления сплава
НМ23ХЮ (проволока диаметром 0,03 мм) от температуры
нагрева. Исходное состояние:
/ — закалка в проходной печи при 1050° С; 2 —закалка в проходной
печи при 1050° С+отжиг 525° С, 5 Ч
Наибольшей стабильностью электросопротивления сплав НМ23ХЮ
обладает в отпущенном состоянии в случае, если рабочая темпера-
тура не превышает 430° С. Температурно-временная стабильность
сохраняется при кратковременной работе до 500° С.
Сплав 0Х21Ю5ФМ является неоднородным твердым раство-
ром. Дополнительное легирование основы Fe—Сг—Al ванадием
и молибденом существенно улучшает электрические свойства сплава,
обладающего достаточно высокой жаростойкостью при работе до
600° С. Удельное электросопротивление сплава после закалки с тем-
ператур 800—850° С достигает величины 1,40—1,42 (Ом-мм2)/м. При
медленном охлаждении с температуры закалки удельное электро-
сопротивление повышается на 3—4% по сравнению с закаленным
состоянием.
На рис. 291 приведена температурная зависимость электросопро-
тивления после нагрева закаленного сплава до 600° С, выдержки
в течение 2 ч и медленного охлаждения с печью. В случае, если
рабочая температура не превышает 500° С, сплав отжигают при
500° С в течение 5—10 ч. Наименьшая величина относительного при-
ращения электросопротивления после отжига составляет 300—
267
500-1О5 относительных единиц. Применение сплава выше 600° С
возможно только в защитной атмосфере из-за начинающегося окис-
ления при нагреве на воздухе.
Сплав 0Х21Ю9 обладает наибольшей жаростойкостью из из-
вестных тензорезистивных сплавов. Удельное электросопротивление
сплава составляет после закалки >1,65 (Ом-мм2)/м. Изменение
Рис. 291. Зависимость электрического сопротивления сплава
0Х21Ю5ФМ от температуры при повторных нагревах:
1 — нагрев; 2 — повторный нагрев
электрического сопротивления закаленного сплава в зависимости от
температуры представлено па рис. 292.
Сплав характеризуется отрицательным ходом кривой темпера-
турной зависимости во всем рабочем интервале, которая воспроизво-
дится при повторных циклах нагрева и охлаждения.
Тензочувствительность всех сплавов при комнатной температуре
приведена в табл. 156. Наибольшей тензочувствительностыо 2,6—2,7
Рис. 292. Температурная зависимость электрического сопро-
тивления сплава 0Х21Ю9 после различной термической об-
работки:
а — закалка в проходной водородной печи с 850°; б — то же+нагрев
в вакууме до 800° С, охлаждение до 550° С, выдержка 2 ч, охлажде-
ние до 450° С, выдержка 2 ч, охлаждение с печью; в — то же,4-нагрев
в вакууме до 800° С, охлаждение со скоростью 100 град/ч до ком-
натной температуры
268
обладает сплав 0X21Ю5ФМ. Остальные сплавы имеют тензочувстви-
тельность, близкую к 2,0. При нагреве в интервале рабочих темпе-
ратур тензочувствительность сплавов понижается (рис. 293).
У сплава 0Х21Ю5ФМ это падение составляет 15—17% при 600° С.
У остальных сплавов (Х20Н75Ю, НМ23ХЮ) тензочувствительность
Рис. 293. Изменение тензочувствительности сплавов
0Х21Ю5ФМ (7), НМ23ХЮ (2) и Х20Н75Ю (3) в за-
зависимости от температуры
понижается не более чем на 5% при нагреве до 500° С. У сплава
0Х21Ю9 тензочувствительность несколько повышается с темпера-
турой (до 300°), а затем понижается при нагреве до 600° С. Значе-
ние тензочувствительности при каждой заданной температуре в ин-
тервале рабочих температур остается постоянным при нескольких
циклах нагружения, если деформация не превышает 0,1—0,2%.
Сплавы для работы при низких температурах
Для работы при температурах в интервале (20) -ь (—196)°С при-
меняют сплавы 0Х21Ю5ФМ, 0Х21Ю9 и НМ23ХЮ (рис. 294).
Температурные коэффициенты электросопротивления сплавов:
Марка сплава ис-105,1/°С
0Х21Ю9........... —15
0X21Ю5ФМ......... +4
НМ23ХЮ .......... +2
Кривые низкотемпературной зависимости электросопротивления
удовлетворительно воспроизводятся при многократных циклах ох-
лаждения и нагрева.
Термическая обработка. Оптимальные стабильные электрические
свойства сплавов с высоким удельным электросопротивлением полу-
чают с помощью специальных термических обработок. Проволоку
конечных размеров обязательно подвергают умягчающей термиче-
ской обработке (закалка) в проходных электрических печах с за-
щитной атмосферой. После закалки проволока обладает хорошей
269
пластичностью, обеспечивающей возможность ее намотки в процессе
изготовления-, ^резисторов и тензорезисторов. Однако в таком состо-
янии сплавы не обладают оптимальными электрическими свойства-
ми. Для получения нормируемых физических свойств проводят от-
пуск сплавов по режимам, приведенным в табл. 158.
Рис. 294. Зависимость элек-
тросопротивления микропро-
волоки различных сплавов
от температуры:
1 — сплав 0Х21Ю9 (термическая
обработка в проходной водород-
ной печи при 850° С+нагрев в ва-
кууме до 500° С, выдержка 5 ч);
2 — 0Х21Ю5ФМ (термическая об-
работка в проходной водородной
печи при 850°С+нагрев в ваку-
уме до 500° С, выдержка 5 ч);
3 — НМ23ХЮ (термическая об-
работка в проходной водородной
печи при 1000° С4-нагрев в ваку-
уме до 550° С, выдержка 2 ч)
ТАБЛИЦА 158. РЕЖИМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМИРУЕМЫХ СВОЙСТВ
Марка сплава Температура отпуска*, °C Выдержка, при отпуске, ч Температура** обработки в проход- ной водородной пе- чи, °C
Н80ХЮД 450—550 3—5 1000—1050
Х20Н75Ю 450—550 3-5
Н63ГХ 400—450 2—4 900—950
НГ45Ф 300—350 3—5 900—930
НМ23ХЮ 500—525 5—7 1050—1100
0Х21Ю5ФМ 500—600 5—10 800—850
0X21Ю9 600 1—2 800—850
ЭП277 — — 1000—1050
Примечания: 1. Для ленты из сплава Х20Н75Ю конечная термическая
обработка проводится в деформированном состоянии. 2. Для сплава ЭП277 нор-
мируемые свойства обеспечиваются высокотемпературной термической обработ-
кой. 3. Скорость нагрева до температуры отпуска произвольная, охлаждение —•
с печью.
* Среда отпуска — вакуум <10 3 мм рт. ст.; водород с точкой росы*—50° С.
* * Исходное состояние.
Сплавы манганин и константан
Манганин применяют для изготовления прецизионных резистив-
ных элементов, константан — в основном для изготовления тензо-
резисторов. Сплавы отличает малый температурный коэффициент
270
ТАБЛИЦА 159. СВОЙСТВА*1 МАНГАНИНА И КОНСТАНТАНА (ГОСТ 1015Б—62 и БЗО7—69)
Материал р, (Ом-мм2)/м ас> Ю—в.1/°с Е, мкВ/°С S ав, кгс/мм2 б, % а, 10-в1/°С
Манганин 0,47±0,05 0,48±0,05 —2-н10*2 10-1-25*3 А । — 40—55 90 >15 >9 16 16
Константан 0,45—0,48 0,46—0,52 20 —39 2,0±0,05 40—50 30 14,4 14,4
— — 70—85 2—4
*' В числителе — после термической обработки, в знаменателе — после деформации. *2 Для МНМц АЖВ-12-03-03. *3 Для МНМц 3-12.
ТАБЛИЦА 160. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ДЛЯ РЕЗИСТОРОВ И ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ
Марка сплава Плотность V, г/см3 Температура плавления, °C Структура Состояние а-10», 1/°С Интервал температур, °C
Н80ХЮД 8,15 1390—1410 Аустенит Немагнитное 14 20—500
Н63ГХ — 1350 » » — —
Х20Н75Ю 8,12 1390—1410 » » 14 20—500
НМ23ХЮ 8,9 1350—1370 » » 12 20—600
0Х21Ю5ФМ 7,2 1470—1490 Феррит Магнитное 14 20—800
0X21Ю9 6,8 1450—1470 » » 15 20—800
НГ45Ф 7,7 1150 Аустенит Немагнитное 18 20—150
.Манганин 8,4 960 » » 16 20—200
Константан 8,9 1260 » » .14,4 20—500
электросопротивления при температурах 15—30°С (манганин) и
(—60)-е (+300) °C (константан).
В табл. 159 приведены основные нормируемые свойства этих
сплавов. Манганин неустойчив против коррозии в атмосфере, со-
держащей пары кислот, щелочей, аммиака и т. д., а также чувстви-
телен к значительному изменению влажности воздуха. Константан
имеет лучшую коррозионную стойкость, чем манганин. В табл. 160
приведены некоторые физические свойства сплавов для резисторов
и тензорезисторов.
Эксплуатационные особенности. В проволочных тензорезисторах,
предназначенных для длительных измерений статических деформа-
ций в интервале температур (20) ч- (350—400) °C, наиболее целесо-
образно применять сплавы Н80ХЮД и Х20Н75Ю. Варьируя темпе-
ратуру и длительность изотермических выдержек проволоки или
готовых тензорезисторов из этих сплавов, можно получить тензоре-
зисторы со стабильными характеристиками, удовлетворяющие усло-
вию самотермокомпенсации для широкого круга конструкционных
материалов, с отклонением от нулевого уровня ±25-10~s Ом/см
в интервале температур 20—400° С. Сплав Х20Н75Ю в виде тончай-
шей ленты применяют для изготовления прецизионных резисторов.
Из сплава НМ23ХЮ изготовляют термостойкие тензорезисто-
ры для длительных (несколько сотен часов) измерений при темпера-
турах до 430° С и кратковременных измерений до 500° С с примене-
нием схемной компенсации и предварительным подбором тензоре-
зисторов в пары по электросопротивлению и температурным харак-
теристикам.
Высокотемпературные тензорезисторы из проволоки сплава
НМ23ХЮ (тип НМП-430М) выпускаются серийно по ТУ 25/06-353—68.
Из сплава НМ23ХЮ могут изготавливаться также проволочные
малогабаритные переменные и постоянные резисторы.
Рекомендуются следующие наиболее рациональные варианты
применения тензорезисторов из сплава 0Х21Ю5ФМ:
1) многократные циклы до 500° С с различной скоростью нагрева
и охлаждения;
2) многократные циклы до 600° С с достаточно постоянной ско-
ростью нагрева и охлаждения;
3) длительные изотермические выдержки в интервале температур
20—500° С.
Сплав 0Х21Ю9 может применяться для тензорезисторов, рабо-
тающих в интервале 20—800° С в случае:
а) многократных циклов до 700—800° С с достаточно постоянной
скоростью нагрева и охлаждения;
б) длительных изотермических выдержек в интервале температур
2. СПЛАВЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
Материалы для электронагревателей делятся на металлические
и неметаллические (MoSi2, SiC). Здесь рассматриваются только ме-
таллические деформируемые материалы.
Требования к сплавам этой группы:
1. Высокая жаростойкость.
2. Высокое электрическое сопротивление, позволяющее сосредо-
точить требуемую тепловую мощность в малом объеме.
212
18—1080
ТАБЛИЦА 161. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СПЛАВОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ГОСТ 12766—67)
Марка сплава Содержание элементов, %
С Мп Si Сг Ni А1 Fe s р
Х13Ю4 <0,15 <0,7 «1,0 12,0—15,0 <0,6 3,5—5,5 Ост. <0,025 <0,035
0Х23Ю5 <0,06 <0,5 <0,7 21,5—24,5 <0,6 4,5—5,5 » <0,020 <0,025
0Х23Ю5А <0,05 <0,3 «0,6 21,5—23,5 <0,6 4,6—5,3 » «0,015 <0,020
0Х27Ю5А <0,05 <0,3 «0,6 26,0—28,0 <0,6 5,0—5,8 » <0,015 «0,020
Х15Н60 <0,15 <1,5 0,4—1,5 15,0—18,0 55,0—61,0 «0,2 » <0,020 «0,030
Х15Н60-Н <0,10 <0,6 1,0—1,5 15,0—18,0 55,0—61,0 <0,2 » <0,020 <0,030
Х20Н80 <0,15 <0,7 0,4—1,5 20,0—23,0 Ост. «0,2 <1,5 <0,020 «0,030
Х20Н80-Н «0,10 <0,6 1,0—1,5 20,0—23,0 » <0,2 <1,2 <0,020 <0,030
ТАБЛИЦА 162. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СПЛАВОВ В РАЗЛИЧНЫХ АТМОСФЕРАХ
Сплавы Максимальная рабочая температура, °C Атмосфера
0Х23Ю5А, 0Х27Ю5А 1150 Углеродсодержащая (СО—СО2—СН4—О2—Н2О—N2)
0Х23Ю5А, 0Х27Ю5А 1100—1150 Атмосфера, содержащая SO2, H2S
0Х27Ю5А 1300 Восстановительная (Н2)
Х20Н80, Х20Н80-Н 1200 То же
Х15Н60, Х15Н60-Н 1100 »
Х20Н80, Х20Н80-Н 1200 Азот
Х20Н80, Х20Н80-Н 1100 Аммиак
Х20Н80-Н 1100 Водяной пар
0Х23Ю5А, 0Х27Ю5А 1050—1100 Генераторный газ
Х15Н60-Н 1100 Вакуум (10-1—10~4 мм рт. ст.)
0Х23Ю5А 1200 То же
Х20Н80-Н 200—300 Хлор, бром
3. Достаточная крипоустойчивость, обусловливающая сохранение
геометрии нагревателей в процессе эксплуатации.
4. Удовлетворительная пластичность в холодном состоянии, обе-
спечивающая возможность изготовления нагревательных элементов
нужной геометрии.
Общая характеристика и применение сплавов. Наибольшее рас-
пространение получили две группы сплавов—железохромалюминие-
вые и нихромы „(табл. 161). Сплавы с индексами А и Н — наиболее
высокого качества, которое обеспечивается прецизионной техноло-
гией их изготовления. Их легируют микродобавками редкоземель-
ных и некоторых других металлов, оказывающими существенное
влияние на процессы окисления при высоких температурах. Назна-
чение сплавов и рабочие температуры нагревательных элементов
приведены в табл. 162, 163.
ТАБЛИЦА 163. ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СПЛАВОВ
И ОБЛАСТЬ РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР
В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ АТМОСФЕРАХ
Марка сплава Рабочая температура, °C Назначение сплавов
предель- ная оптималь- ная
Х13Ю4 1000 900 Проволока и лента для реостатов, нагревательных элементов, бытовых приборов и аппаратов
0Х23Ю5 1200 1150 Проволока и лента для промышлен- ных и лабораторных печей, бытовых приборов и аппаратов, свечей нака- ливания
0Х23Ю5А 1200 1175 То же, но с большим сроком службы Проволока и лента для высокотемпе- ратурных промышленных и лабора- торных печей
0Х27Ю5А 1300 1250
Х15Н60 1000 950 Проволока и лента для бытовых при- боров, аппаратов, реостатов
Х15Н60-Н 1100 1050 Проволока и лента для промышлен- ных и лабораторных печей, бытовых приборов и аппаратов
Х20Н80 1100 1050 Проволока и лента для бытовых при- боров, аппаратов, реостатов, микро- проволока для малогабаритных со- противлений
Х20Н80-Н 1200 1150 Проволока и лента для промышлен- ных и лабораторных печей, бытовых приборов и аппаратов
Сплавы для нагревателей производят преимущественно в виде
проволоки и ленты, реже в виде горячекатаных прутков (табл. 164).
274
ТАБЛИЦА 164. ПРЕДЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ ПРОВОЛОКИ, ЛЕНТЫ И ПРУТКОВ ИЗ СПЛАВОВ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ, мм (ГОСТ 12766—67)
* Проволока Лента Прутки горячека- таные (диаметр)
Марка сплава холодиотя- путая (диаметр) горячеката- ная (диаметр) холоднокатаная горячекатаная плющеная* (толщина)
Х13Ю4 0Х23Ю5 0Х23Ю5А 0Х27Ю5А 0,2—10,0 0,3—7,5 0,3—7,5 0,5—5,5 6,0—12,0 Толщина 0,2—3,2; ширина 6—100; длина 40 000—10 000 Толщина 1,2—3,2; ширина 20—200; длина 40 000—10 000 — 13—25
Х15Н60 Х15Н60-Н Х20Н80 Х20Н80-Н 0,1—10,0 0,1—10,0 0,1—10,0 0,1—10,0 6,0—12,0 6,0—12,0 6,0—12,0 6,0—12,0 Толщина 0,1—3,2; ширина 4—100; длина 40 000—10 000 Толщина 1,2—3,2; ширина 20—200; длина 40000—10000 0,1—1,0 0,2—1,0 0,1—1,0 0,2—1,0 13—16
* Ширина для всех толщин 0,5—5,0 мм.
ТАБЛИЦА 165. РАЗМЕРЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЛЕНТЫ ИЗ СПЛАВОВ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ГОСТ 12766—67), мм
Толщина Допускаемые отклонения по толщине Ширина Допускае- мые от- клонения по шири- не Длина не менее Толщина Допускаемые отклонения по толщине Ширина Допускае- мые от- клонения по шири- не Длина не менее
0,1; 0,15 + 0,008 4—60 —0,2 40 000 1,00 0,030 6—60 —0,3 20 000
0,20; 0,22; 0,25 + 0,010 4—60 —0,2 40 000 1,10; 1,20 + 0,030 10—60 —0,4 15 000
0,28; 0,30; 0,32 0,35; 0,36; 0,40 ±0,015 6—60 —0,2 40 000 1,40; 1,50 1,60; 1,80 ±0,040 ±0,050 10—60 10—60 —0,4 —0,4 15 000 15 000
0,45; 0,50 + 0,020 6—60 —0,2 40 000 2,00 + 0,050 10—100 —0,4 15 000
0,55; 0,60; 0,70 ±0,020 6—60 —0,3 20000 2,20 ±0,050 20—100 —0,4 10 000
0,80; 0,90 ±0,025 6—60 —0,3 20000 2,50; 2,80 3,00; 3,20 ±0,060 20—100 —0,6 10 000-
В табл. 165 приведены размеры и допускаемые отклонения холод-
нокатаной ленты.
Диаметры и соответствующие отклонения холоднотянутой прово-
локи, мм (ГОСТ 12766—67; 2771—57):
0.10—0,30
0,32—0,60
0,63—0,90
—0,013 1,00—3,00 ...................—0,040
—0,025 3,20—6,00 ...................—0,048
-0,030 6,30—9,0 ................ . —0,10
Допускаемые отклонения размеров горячекатаной проволоки, мм
(ГОСТ 12766—67; 2590—57):
Диаметр...................
Отклонения:
при обычной точности
прокатки ..............
при повышенной точности
прокатки ..............
6,0—9,0 10,0—19,0 20 0—25,0
+0,3 + 0,3 +0,4
—0,5 -0,5 —0,5
+ 0,1 +0,2 +0,2
-0,3 —0,3 —0,4
Нормируемые свойства. Допустимые пределы удельного электри-
ческого сопротивления сплавов при комнатной температуре в зави-
симости от диаметра проволоки или толщины ленты приведены
в табл. 166. С повышением температуры электросопротивление спла-
вов меняется (рис. 295). Поэтому при расчете электрического сопро-
тивления нагревателей необходимо пользоваться поправочными ко-
эффициентами табл. 167.
Жаростойкость сплавов контролируется путем испытания прово-
лочных образцов на живучесть. Под живучестью понимается срок
службы образцов из проволоки диаметром 0,8 мм при циклическом
(2-мин нагрев, 2-мин охлаждение) режиме нагрева током
(ГОСТ 2419—58). Температуры испытаний и нормы по живучести
в соответствии с ГОСТ 12766—67 см. в табл. 166.
Рис. 295. Зависимость удельного электросопротивле-
ния (р) нихромов и железохромалюминиевых спла-
вов от температуры
276
ТАБЛИЦА 166. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ГОСТ 12766—67)
Марка сплава Диаметр или толщина, мм р, (Ом мм2)/м » Её « о 1 '= й U S “ of s? б, % ** не менее Живучесть, ч, сплавов Температура 1 испытания, °C
клас- са I клас- са II
не ленее
Х13Ю4 0,2—10,0 >10,0 1,18—1,34 1,18—1,34 5 6 [ 20 120 80 1000
0Х23Ю5 0,2—10,0 >10,0 1,29—1,45 1,29—1,45 5 6 ) 14 120 80 1200
0Х23Ю5А 0,2—10,0 >10,0 1,30—1,40 1,30-1,40 5 6 }!5 120 80 1200
0Х27Ю5А 0,2—10,0 >10,0 1,37—1,47 1,37—1,47 5 6 } 12 100 60 1300
Х15Н60-Н 0,1—0,5 >0,51 1,06—1,16 1,07—1,17 5 4 | 22 150 100 1125
Х15Н60 0,1-0,5 1,06—1,16 5
>0,50 1,07—1,17 4
Х20Н80-Н, 0,1—0,5 0,51—3,0 1,03—1,13 1,04—1,14 5 4 | 20 150 100 1175
Х20Н80 3,1—10,0 1,06—1,16 4 1 9П
> 10,0 1,06—1,16 6
* Допускаемая разница между максимальным и минимальным значениями
электросопротивления 1 м проволоки или ленты в пределах одного мотка, ка-
тушки, рулона.
** Нормировано только для холоднокатаной ленты.
ТАБЛИЦА 167. ПОПРАВОЧНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СПЛАВОВ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Марка сплава Поправочный коэффициент при температуре, °C
20 100 200 390 400 500 600
Х15Н60 1,000 1,043 1,06 1,077 1,094 1,106 1,115
Х15Н60-Н 1,000 1,043 1,060 1,077 1,094 1,106 1,115
Х20Н80 1,000 1,056 1,066 1,075 1,082 1,085 1,076
Х20Н80-Н 1,000 1,056 1,064 1,072 1,080 1,083 1,072
Х13Ю4 1,000 0,984 0,993 1,004 1,021 1,042 1,068
0Х23Ю5А 1,000 0,962 0,967 0,972 0,981 0,994 1,014
0Х23Ю5 1,000 0,962 0,967 0,972 0,981 0,994 1,014
0Х27Ю5А 1,000 0,962 0,965 0,969 0,974 0,984 0,989
277
Продолжение табл. 167
Марка сплава Поправочный коэффициент при температуре, °C
700 800 900 1000 1100 1200 1300
X15H60 1,115 1,121 1,130 1,139
X15H60-H 1,115 1,121 1,130 1,138 — — —
X20H80 1,069 1,067 1,071 1,078 1,088 — —
Х20Н80-Н 1,065 1,064 1,068 1,076 1,086 1,096 .. 1
Х13Ю4 1,092 1,103 1,112 — — — —
0Х23Ю5А 1,024 1,024 1,029 1,033 1,036 1,037 —
0Х23Ю5 1,021 1,024 1,029 1,033 1,036 1,037 —
0Х27Ю5А 0,992 0,994 0,998 0,998 1,001 1,003 1,004
Оценка пластичности проволоки диаметром 0,2—6,0 мм произво-
дится методом навивки в соответствии с ГОСТ 10447—63 и 12766—67.
При навивке на стержень определенного диаметра не должно появ-
ляться трещин. Относительное удлинение холоднокатаной ленты
в состоянии поставки должно отвечать нормам, приведенным
в табл. 166.
ТАБЛИЦА 168. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
Марка сплава S Температура плавления, °C Эо/1 ‘(oOOZI —oz) «ог» ‘(oOZ) К (20— 1200° С), кал/(см-с-°С) CQ £ О о 6 ф Решетка
Х13Ю4 7,3 1455 __ 0,12 0,030 — 600 О.цк.
0Х23Ю5, 0Х23Ю5А 7,25 1500— 1510 17,4 0,11 0,030 200 565 О.цк.
0Х27Ю5А 7,19 1500— 1510 15,0 0,11 0,030 223 530 О.ц.к.
X15H60, X15H60-H 8,2 1370— 1410 16,3 0,11 0,032 179 В зависи- мости от состава* Г.ц.к.
X20H80, X20H80-H 8,4 1390— 1420 16,5 0,10 0,035 145 фф Г.ц.к.
* Точка Кюри сплавов Х15Н60 и Х15Н60-Н несколько выше комнатной для пла-
вок с содержанием хрома около 15%. С увеличением содержания хрома до
18% точка Кюри снижается и переходит в область отрицательных температур.
** Неферромагнитны при всех температурах.
278
ТАБЛИЦА 169. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ испытаниях на разрыв
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Марка сплава Термическая обработка: нагрев, °C, выдержка, мин, охлаж- дение Темпера- тура испыта- ний, °C °в- кгс/мм* ^Т’ кгс/мм2 % 4>, %
0Х23Ю5 и 760, 30, 20 64,0— 54,0— 18—29 69-75
0Х23Ю5А вода 68,0 56,0
400 62,0 44,0 16 53
600 38,0 36,0 30 79
800 12,0 — 58 94
1000 1,7 — 122 96
1200 0,9 — — —
0Х27Ю5А 760, 30, 20 67,6 54,4 15,9
вода 200 67,4 43,3 24,3 62,5
400 61,8 36,5 25,5 53,1
600 38,3 36,2 32,9 71,6
800 8,9 — 75,9 97,4
1000 1,3 — 127,2 —
1200 0,9 — 117,7 —
Х15Н60 950, 20, 20 66,0 27,0 31,9 59,8
вода 600 41,3 26,0 22,5 40,2
700 29,2 23,0 30,0 52,4
800 17,0 13,0 33,3 50,5
900 10,6 — 24,3 44,6
1000 6,0 — 35,8 43,8
1100 3,9 — 20,2 35,1
1200 2,9 — 17,0 32,9
Х20Н80 1200, 20, 20 66,7 45,0 61,0
воздух 700 44,5 — 40,0 40,2
800 21,8 — 70,1 72,5
900 9,4 — 55,0 82,2
1000 7,3 — 70,0 62,5
1100 3,6 — 130,0 93,3
1150 2,7 110,0 96,5
1200 2,3 — 101,8 98,0
279
Физические и механические свойства (табл. 168, 169). При вы-
держках в интервале 450—500° С сплавов Fe—Сг и Fe—Сг—Al
повышаются твердость, прочность, уменьшается пластичность, удар-
ная вязкость, удельное электрическое сопротивление и коррозионная
стойкость. Изменения наиболее четко проявляются после выдержки
при 475° С, вследствие чего'это явление принято называть 475-град
хрупкостью. В сплавах Fe—Сг с 15—85% Сг происходит расслоение
твердого раствора с образованием когерентных и изоморфных выде-
лений, концентрация хрома в которых достигает 75—85%. Скорость
процесса расслоения максимальна в первые моменты старения и по-
степенно уменьшается. Алюминий оказывает ускоряющее влияние на
процесс старения в сплавах на железохромовой основе.
Охрупчивание сплавов наблюдается уже при медленном охлаж-
дении металла ниже 500° С. Однако процесс охрупчивания является
легко обратимым. Для устранения хрупкости применяют обычно
закалку металла в воду с 750—860° С. Нагрев до более высокой
температуры нецелесообразен, так как выше 900—950° С происходит
довольно быстрый рост зерна, часто приводящий к снижению пла-
стичности, не устраняемый последующей термической обработкой.
Наличие 475-град хрупкости приводит к тому, что нагреватели
уже после первого нагрева до рабочих температур и медленного
охлаждения становятся хрупкими и не выдерживают в холодном со-
стоянии изгиба, резких динамических нагрузок, встрясок и т. д.
При высоких температурах сплавы Fe—Сг—А1, как и другие
сплавы ферритного класса, имеют низкую крипоустойчивость, что
при температурах выше 1100—1200° С приводит к провисанию нагре-
вателей под действием собственного веса. Поэтому для предотвра-
щения значительного провисания рекомендуется располагать нагре-
ватели на опорах по всей длине.
При комнатной температуре сплавы 0Х23Ю5, 0Х23Ю5А и осо-
бенно 0Х27Ю5А обладают пониженной пластичностью. Поэтому из
ленты толщиной более 2 мм и проволоки диаметром свыше 5 мм
нагреватели рекомендуется изготовлять после предварительного по-
догрева металла до 200—350° С.
Нихромы достаточно пластичны как в исходном состоянии, так
и в процессе эксплуатации. Обычный режим умягчающей термиче-
ской обработки для них: нагрев до 1000—1050° С, охлаждение в во-
де или на воздухе.
Некоторые физические свойства сплавов приведены в табл. 168,
а в табл. 169 указаны механические свойства при различных темпе-
ратурах.
Эксплуатационные особенности сплавов. Сплавы Fe—Сг—А1
склонны к химическому взаимодействию с рядом окислов и металлов.
Для них в отличие от нихромов не пригодна любая керамика, выпу-
скаемая промышленностью для высокотемпературных печей. Для
температур 1100—1400° огнеупорная масса должна содержать не
менее 75% глинозема и минимальное количество окислов железа
(менее 1%). Для температур 900—1100°С пригодна огнеупорная
масса, содержащая не менее 60% глинозема и менее 1% окислов
железа. Этим требованиям отвечает шамот класса А.
В практике хорошо зарекомендовал себя способ обмазывания ке-
рамики в местах контакта с нагревательными элементами высоко-
глиноземистой массой [смесь 30% корунда крупной фракции
(~25 мкм), 45% корунда мелкой фракции (~5 мкм), 25% каоли-
на и воды].
280
Разрушающе действуют на окалину сплавов Fe—Сг—А1 пары
п брызги некоторых металлов — меди, цинка, алюминия, свинца. Не-
допустим контакт поверхности нагревателя с кремнеземом, поварен-
ной солью, шлаками, эмалями, асбестом и железной окалиной. Недо-
пустимо также изготовлять нагреватели из поржавевшей проволоки
и ленты. Следует учитывать, что сплавы Fe—Сг—А1 имеют длитель-
ный срок службы лишь при условии высокой культуры их эксплу-
атации.
Нихромы проявляют значительно меньшую склонность к взаимо-
действию с керамикой, однако такие случаи возможны. Например,
на них разрушающе действует контакт с асбестом при температуре
выше 400° С.
Атмосфера печи. В углеродсодержащих средах (СО—СО2—СН4—
Н2—Н2О—N2) может происходить науглероживание сплавов, осо-
бенно в средах с высоким углеродным потенциалом.
Сплавы Fe—Сг—А1 (0Х23Ю5А и 0Х27Ю5А) в этих средах более
стойки, чем Ni—Сг, так как окисная пленка, содержащая окислы
алюминия, препятствует науглероживанию. Окись хрома, образую-
щаяся на нихромах, проницаема для углерода, в результате чего
в металле образуется значительное количество карбида хрома. В ат-
мосферах, содержащих серу и сернистые соединения, сплавы
Fe—Сг—А1 также более устойчивы, чем нихромы.
В вакууме при высоких температурах одновременно происходит
процесс окисления и испарения (возгонки), причем окисление проте-
кает значительно слабее, чем при атмосферном давлении. Чем выше
температура и ниже давление, тем интенсивнее испарение. При дав-
лении 10-4 мм рт. ст. интенсивное испарение начинается с темпера-
туры 1100° С (табл. 170). Предварительное окисление нагревателей
на воздухе замедляет испарение, однако временно, поскольку обра-
зовавшиеся окислы постепенно диссоциируют. Наиболее интенсивно
испаряются компоненты, обладающие более высокой упругостью
пара. У железохромалюминиевых сплавов такими компонентами яв-
ляются алюминий и хром, у нихромов — хром и кремний.
Данные табл. 170 показывают, что сплавы Fe—Сг—А1 испаряют-
ся более интенсивно, чем нихромы.
При конструировании вакуумных печей следует учитывать воз-
можность металлизации электроизоляционных материалов, что мо-
жет привести к пробою через них. Может также происходить загряз-
ТАБЛИЦА 170. СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ИСПАРЕНИЯ
ЗА ПЕРИОД 80—180 ч СПЛАВОВ Х20Н80, 0Х27Ю5А
и 0Х23Ю5 В ВАКУУМЕ СН (10— 4 мм рт. ст.)
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Марка сплава Средняя скорость испарения, г/(см2-с), при темпе-. ратурах, °C
1100 1160 1185
Х20Н80 2,9-10—9 8,35-10-9 8,9-Ю-9
0Х27Ю5А 8,6-Ю-9 1,25-10—8 1,4-10—8
0Х23Ю5А 9 • 10—10 7,5 -10-9 1,25-10—8
281
Продолжение табл. 170
Марка сплава Средняя скорость испарения, г/(см'с), при темпе- ратурах, °C
1200 1250 1300
Х20Н80 0Х27Ю5А 0Х23Ю5А 2,6 -10—* 8® 2,66-10—8 2,66-10—8 4,7 -10-8* 9,82-10—8* 9,82-10—8* 1,2 -10-7* 3,18-10—7* 3,18-10—7*
* Получено экстраполяцией.
пение нагреваемых в печи материалов, которые при необходимости
следует защищать экранами.
В восстановительной атмосфере нихромы более устойчивы. В ат-
мосфере с высоким содержанием окиси углерода, светильном газе
сплавы Fe—Сг—А1 применять не рекомендуется. Возможно их при-
менение в атмосфере очищенного сухого водорода.
Рекомендации по применению сплавов в различных средах
см. в табл. 163.
Сварка. При изготовлении нагревателей желательно обходиться
без сварки. При необходимости рекомендуется применять аргоно-
дуговую сварку, при которой состав свариваемых сплавов в месте
шва практически не меняется.
В порядке исключения можно использовать ручную электродуго-
вую сварку со следующими электродами из нихрома: ЦЧМ-3,
ИМЕТ-4-П, ИМЕТ-4, ЦТ-28, ИМЕТ-10, а также сплавов Fe—Сг—А1
(стержень из свариваемого материала с защитным покрытием основ-
ного типа).
Сварка выполняется при постоянном токе обратной полярности
(положительный заряд на электроде). Сварное соединение следует
конструктивно разгружать от возможных механических и термиче-
ских напряжений с помощью муфт, втулок и т. п. Газовую сварку
применять не следует.
Помимо сплавов, поставляемых по ГОСТ 12766—67 для высоко-
температурных печей с окислительной атмосферой, имеется ряд спла-
вов, которые выпускаются по техническим условиям. Эти сплавы изу-
чены в меньшей степени, чем сплавы, рассмотренные выше. Основ-
ные характеристики и сортамент сплавов представлены в табл. 171.
3. СПЛАВЫ ДЛЯ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЙ
Для сплавов этой группы наиболее важны следующие свойства:
1) большая величина температурного коэффициента электросо-
противления;
2) линейная зависимость электрического сопротивления от тем-
пературы;
3) стабильность электрических свойств во времени.
Указанным сочетанием свойств обладает ряд однофазных сплавов
на никелевой и кобальтовой основах, основные эксплуатационные
характеристики которых представлены в табл. 172 и на рис. 296.
282
7М5ЛП11А 171 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ,
ВЫПУСКАЕМЫХ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ
Марка Технические условия • Предельная рабочая тем- пература в окислитель- ной атмо- сфере, °C р, (Оммм2)/м Сортамент
вид продукции размеры, мм
Х15Н60ЮЗА (ЭП548) ЧМТУ1287—65 1200 1,25 + 0,05 Проволока холоднотя- нутая 0,5—7,0
Горячекатаная 8,0—16,0
ХН70Ю (ЭИ652) ЧМТУ 1-340—68 1200 1,3 + 0,05 Проволока холоднотя- нутая 2,0—7,0
Горячекатаная 8—12
Х20Н80-НВИ Х15Н60-НВИ ЧМТУ1-179-67 ЧМТУ1-179—67 1200 1100 1,1—1,2 1,1—1,2 По ГОСТ 12766—67
0Х23Ю5ТА ТУ 14-1-457—72 ТУ14-131-27—72 1400 1,36—1,47 Холоднотянутая прово- лока 1,0—6,5
Горячекатаная 8—11,0
ТАБЛИЦА 172. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВОВ
ДЛЯ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЙ
Марка сплава р, (Ом-мм‘ )/м “с в интервале 20—1000° С, I/°C а в интервале 20—900° С ю—61/°С Предельная рабочая температура, °C
Н50КЮ 0,25 4,0-10—3* 12,73 500
К85ХЮ 0,40 1,7 • 10—3 13,20 700
К80Ф 0,43 1,4-10—3 12,12 700
Н90Х10 0,69 2,6-10—4 16,45 1000
Н30Х18 0,95 3,3-ю-4 17,17 900
* Температурный коэффициент вале 20—500° С. электросопротивления определялся в иитер-
Рис. 296. Температурная зависимость электриче-
ского сопротивления сплавов Н50К.10, К85ХЮ.
К80Ф, Н30Х18 и Н90Х10
284
Сплавы можно подвергать обработке давлением и резке. Наиболь-
шее распространение получил сплав Н50КЮ, изготовляемый в виде
проволоки диаметром 0,04—0,15 мм (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1233—64).
Его химический состав, %: ^0,03 С; ^0,15 Si; ^0,3Мп; 50—52 Ni;
10—11 Со; ^0,010 S; ^0,010 Р, остальное железо. Нормируемые
свойства сплава Н50КЮ:
Удельное электрическое сопротивление, (Ом-мм2)/м . . . 0,2—0,25
асв интервале (20—100° С), 1/°С........................ (3,5—4,5)-10
а в интервале (20—100° С), 1/°С....................... 12,7-10
Предел прочности, кгс/мм2.............................. 50
Относительное удлинение, %.............................
Рекомендуемый интервал рабочих температур, °C . . . 20—200
Сплав применяют после термической обработки по режиму: на-
грев до 800—850° С, охлаждение на воздухе.
СПИСОК. ЛИТЕРАТУРЫ
Винтайкин Е. 3., Колонцов В. Ю. — ДАН СССР, 1967, т. 176, № 4,
с. 812—816 с ил.
Винтайкин Е. 3., Колонцов В. Ю. — ФММ, 1968, т. 26, № 2, с. 282—284
с ил.
Винтайкин Е. 3., Иткин В. П., Могутнов Б. М. и др. — ДАН
СССР, 1969, т. 185, № 1, с. 2—6 с ил.
Винтайкин Е. 3., Урушадзе Г. Г. — ФММ, 1969, т. 27, № 3, с. 5—8 с ил.
Железнякова Ш. Р., Шур Н. Ф. — «Металловедение и термическая
обработка металлов», 1962, № 7, с. 52—53 с ил.
Жуков Л. Л. — «Материалы в машиностроении», 1968, т. 3, с. 304—319 с ил.
Жуков Л. Л., Племянникова И. М. — «Электротермия», 1969, вып. 82,
с. 33—35 с ил.
3 а й м о в с к и й А. С., Усов В. В. Проводниковые, реостатные и контакт-
ные материалы. М., Госэнергоиздат, 1957. 186 с. с ил.
Мармер Э. Н., Мурованная С. Г. — «Электротермия», 1961, № 2,
с. 16—18 с ил.
Прецизионные сплавы. М., Металлургиздат, 1959 (ЦНИИЧМ. Сб. № 22).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1969 (ЦНИИЧМ. Сб. № 71).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1971 (ЦНИИЧМ. Сб. № 73).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургиия», 1967 (ЦНИИЧМ. Сб. № 51).
Смирягин А. П. Промышленные цветные металлы и сплавы. М., Метал-
лургиздат, 1956. 312 с. с ил.
Фельдман И. А., Гутман М. Б., Рубин Г. К- Расчет нагревателей
электропечей сопротивления. М., Госэнергоиздат, 1961. 78 с. с ил.
Williams R. О., Paxton h. W. — J. Iron and Steel Inst., 1957, v. 18л,
p. 358—363.
Глава IV
СПЛАВЫ С ЗАДАННЫМИ
ТЕМПЕРАТУРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ
ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ
Прецизионные сплавы с заданными температурными коэффициен-
тами линейного расширения (ТКЛР) представлены большой группой
сплавов, поставляемой металлургической промышленностью по
ГОСТ 14080—68, 14081—68, 14082—68 и по техническим условиям.
Основными параметрами, характеризующими эти сплавы, явля-
ются значения ТКЛР, регламентированные в определенных интерва-
лах температур в зависимости от условий применения сплавов.
Развитие новой техники, в том числе квантовой электроники, ра-
диотехники, криогенной промышленности, связано, в частности, с раз-
работкой и применением новых прецизионных сплавов, имеющих осо-
бые тепловые свойства в комплексе с другими характеристиками.
В метрологии, криогенной, радиоэлектронной технике и геодезии
используют сплавы со значением ТКЛР порядка 10-6 град-1 и ниже.
Величины ТКЛР, близкие к нулевому значению, необходимы для
обеспечения высокой точности измерительного инструмента, созда-
ния стабильных эталонов длины, газовых лазеров, а также соору-
жения безкомпенсационных трубопроводов для перекачки ожижен-
ных газов.
Подавляющее большинство конструкций электровакуумных, газо-
разрядных и полупроводниковых приборов имеет спаи металла с не-
органическим диэлектриком (например, стеклом, керамикой, слюдой),
к которым предъявляются высокие требования в части вакуумной
плотности. Многие изоляторы и полупроводники имеют ТКЛР ниже,
чем ТКЛР обычных металлов и сплавов. Чтобы получить герметич-
ные спаи стекла, керамики или полупроводников со сплавами, необ-
ходимо иметь соответствие ТКЛР для соединяемой пары в техноло-
гическом и эксплуатационном интервалах температур. Допустимые
различия в значениях ТКЛР соединяемых материалов должны быть
не более 6-10~7 град-1; они зависят от конструкции спая, свойств
окисной пленки, качества спая, пластичности материала.
В случае большого различия теплового расширения сплава и не-
органического диэлектрика возникающие напряжения приводят к об-
разованию трещин в спаях и к потере герметичности в процессе
работы узла прибора.
В современном производстве терморегуляторов и в специальной
автоматике широко используют термобиметаллы для изготовления
элементов, чувствительных к изменению температуры. Одной (пас-
сивной) составляющей термобиметаллов являются сплавы с ТКЛР,
близким к нулю, другой (активной) —сплавы с очень высокими зна-
чениями ТКЛР. Биметаллы подробно описаны в главе VIII.
Для обеспечения заданных значений ТКЛР в узких пределах,
регламентированных ГОСТами и техническими условиями на постав-
ку сплавов, а также особо высоких требований к качеству поверх-
ности готовой продукции, осуществляется прецизионная технология
286
ТАБЛИЦА 173. КЛАССИФИКАЦИЯ СПЛАВОВ
С ЗАДАННЫМИ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Группа сплавов Подгруппа сплавов с а-10° град 1
минимальным (сс < 3,5) низким (3,5 6,5) средним (6,5с 12,0) высоким (а > 12,0)
Ферромаг- нитные сплавы 36Н, 36Н-ВИ, 32НК-ВИ, 32НКД, 36НХ, 36НГТ, 36НГ6, 39Н, 35НКТ, 36НД, ЗОНПд ЛоТТкХ 34НК, 42Н, 38НК 38НКД, ЗЗНК, 46Н, 48НХ, 47НХР, 47НД, 18ХТФ, 47НЗХ, 58Н
Немагнит- ные сплавы — 93ЦТ 75НМ, 80НМВ, 80НМХЗ, 70НВД 56ДГНХ, 73ГНПд
Примечание. Для группы ферромагнитных сплавов значения а ограни-
чены интервалом температур от 20° С до температуры перегиба дилатометриче-
ской кривой (7'п). Выше Тп, соответствующей температуре Кюри, тепловое
расширение резко возрастает.
их производства. Эта технология включает выплавку сплавов из чи-
стых шихтовых материалов, в основном в высокочастотных индукци-
онных открытых или вакуумных печах, отделку поверхности полу-
фабрикатов, термическую обработку в водородных или в вакуумных
печах.
Сплавы отличаются достаточной прочностью и высокой пластич-
ностью. Это позволяет изготовлять из них продукцию в широком
сортаменте, определяемом оборудованием металлургических заводов.
Большую часть номенклатуры составляют ферромагнитные спла-
вы, заданное тепловое расширение которых ограничено температурой
Кюри, которая для большинства сплавов находится ниже 600° С.
К другой группе относятся немагнитные сплавы. Заданное расшире-
ние этих сплавов обеспечивается в широком температурном интер-
вале до 900° С в результате использования молибдена, циркония,
вольфрама и других тугоплавких металлов. В этом случае ТКЛР
определяется тепловым расширением исходных металлов и почти не
отличается от средней аддитивной величины.
Классификация сплавов приведена в табл. 173. Принятая клас-
сификация сплавов с заданными ТКЛР проведена исходя из харак-
теристик их магнитных свойств и значений ТКЛР (минимальные,
низкие, средние и высокие). Сплавы первой группы обладают фер-
287
ромагнитными свойствами, а сплавы второй группы — парамагнит-
ные. Преобладающее число сплавов составляют двойные или слож-
нолегированные сплавы па железоникелевой основе. Такое положе-
ние прежде всего определяется наличием в системе Fe—Ni области,
в которой сплавы обладают резко выраженной аномалией теплового
расширения и ряда других свойств.
Краткие сведения о концентрационной зависимости основных фи-
зических свойств и структурных особенностей сплавов системы
Fe—Ni дают представление о возможных областях использования
непосредственно двойных сплавов, а также малолегировапных спла-
вов на их основе.
Сплавы Fe—Ni в большой области концентраций образуют твер-
дый раствор на основе у-фазы (рис. 297).
В области температур ниже 900° С со стороны составов с боль-
шим содержанием железа наблюдается фазовое превращение у-нх,
протекающее по мартенситной кинетике. Диаграмма метастабиль-
ного состояния для сплавов системы Fe—Ni в области инварных со-
ставов приведена на рис. 298. Кривые построены для сплава Fe—Ni
с очень малым содержанием примесей, менее 0,01%.
В сплавах Fe—34% Ni до температуры 4,2° К не происходит пре-
вращение у->а (кривая А4). Однако при пластической деформации
(кривая Мд) температура начала фазового превращения значительно
возрастает. Граница начала превращения при деформации смещает-
ся к сплаву, содержащему уже около 38% Ni. Напротив, температу-
ра перехода а->у при нагреве деформированного металла (кри-
вая Ад) понижается по сравнению с температурой для сплава без
деформации. Небольшие добавки легирующих элементов и примеси
значительно смещают точку начала мартенситного превращения.
Кристаллическая структура у-твердого раствора представляет со-
бой гранецентрированную кубическую решетку. В области составов
до 34% Ni может происходить фазовое превращение г. ц. к. решетки
у-фазы в о. ц. к. решетку a-фазы. Параметр кристаллической решет-
ки у-фазы с уменьшением содержания никеля ниже 60% отклоняется
от закона Вегарда в сторону больших значений параметра решетки
(рис. 299). Наибольший параметр решетки имеет сплав с 39% Ni.
Плотность сплавов с уменьшением содержания никеля падает, при-
чем вблизи границы у-^-а-превращения наблюдается аномальный ход
кривой, как это показано на рис. 300.
Температурный коэффициент линейного расширения сплавов
Fe—Ni с уменьшением содержания никеля ниже 60% (по массе)
имеет аномальный ход. Полюс самого минимального расширения
соответствует сплаву, содержащему 36% Ni. Этот сплав был назван
инваром. Инварный эффект проявляется в интервале концентраций
сплава вблизи 36% Ni как в сторону увеличения никеля, так и в сто-
рону его уменьшения. На рис. 301 приведены кривые ТКЛР для всей
системы сплавов.
В области сплавов от 36% до 60% Ni в зависимости от концен-
трации сплавы могут иметь ТКЛР от 1-10 6 до 11,5- 10 е град-1,
т. е. температурный коэффициент увеличивается более чем в 11 раз.
Следовательно, эффект инварности распространяется на значитель-
ный интервал составов системы Fe—Ni. Аномалия свойств, связан-
ная с инварным эффектом, используется в промышленности для
разработки сплавов с заданным температурным коэффициентом ли-
нейного расширения.
288
»
Рис. 297. Диаграмма
состояний системы
Fe—Ni
Рис. 298. Диаграмма мета-
стабильного состояния си-
стемы Fe—Ni
nl,%(ho массе),
Nl, % (по массе)
Рис. 300. Плотность
сплавов системы
Fe—Ni
Рис. 299. Зависимость
става параметра г. ц.
шетки сплавов Fe—Ni
от co-
к. ре-
19—1080
289
Рис. 301. Зависимость температурного коэффициента линей-
ного расширения Fe—Ni сплавов от состава. Цифры на кри-
вых— температура, °C
(по массе)
Рис. 302. Зависи-
мость модуля уп-
ругости Е и тем-
пературного коэф-
фициента модуля
упругости ру
Fe—Ni сплава от
состава:
1 — решетка о. ц. к.;
2 — г. ц. к.
Модуль упругости сплавов Fe—Ni изменяется в зависимости от
содержания элементов по кривой с минимумом, что видно на рис. 302.
Температурный коэффициент модуля упругости (ТКМУ) ру=В-1Х
X(d-E/dF) для сплавов, содержащих от 29 до 44% Ni, находится
в области положительных значений; максимальная величина ТКМУ
у сплава с 36% Ni.
Рис. 303. Намагниченность насыщения сплавов
Fe—Ni в зависимости от состава при температу-
рах —273° С (верхние кривые) и 20° С (нижние
кривые):
1, 2 — фаза с г. ц. к. решеткой; 3, 4 — с о. ц. к. решеткой
Рис. 304. Зависимость Теплоемкости и теплопро-
водности сплавов системы Fe—Ni от состава
19*
Рис. 305. Зависимость удельно-fl
го электросопротивления р
сплавов от состава и темпера-
туры
Зависимость температуры Кюри от состава см. на рис. 297.
С повышением содержания железа выше 35% температура Кюри,
пройдя через максимум, уменьшается. Намагниченность насыщения
с повышением содержания железа выше 45% (рис. 303) начинает
сильно уменьшаться. Эта аномалия при изменении состава сплавов
не связана с понижением температуры Кюри, так как отклонение От
линейной зависимости намагни-
ченности насыщения от соста-
ва наблюдается также и при
температуре, близкой к абсо-
лютному нулю. Провал магнит-
ного насыщения в области ин-
варных составов объясняется
существованием антиферромаг-
нитного взаимодействия между
атомами железа в г. ц. к. ре-
шетке.
Изменение теплоемкости и
теплопроводности сплавов си-
стемы Fe—Ni в интервале тем-
ператур 25—100° С от составов
приведена на рис. 304. Для
сплавов инварного состава ха-
рактерными являются наиболь-
шие значения теплоемкости и
наименьшие значения теплопро-
водности.
Электросопротивление в за-
висимости от состава проходит
через максимум при содержа-
нии в сплаве 30% Ni, как это
показано на рис. 305.
Кривые зависимости термо-
электродвижущей силы сплавов
системы Fe—Ni от состава и
температуры приведены на
рис. 306. Сплавы с г. ц. к. решеткой при температурах ниже 100° С
имеют отрицательные значения электродвижущей силы.
Кроме ферромагнитных сплавов аустенитного класса со средним
по величине температурным коэффициентом линейного расширения,
производятся также ферритные сплавы на основе системы Fe—Сг.
Легирование в этом случае проводят для стабилизации a-фазы в об-
ласти температур соединения сплава со стеклом. Сплавы системы
Fe—Сг имеют ТКЛР порядка 11-10-в град-1 до 580° С.
Основной тенденцией развития сплавов с заданными ТКЛР явля-
ется снижение ТКЛР при расширении температурного интервала
в котором сохраняются их низкие значения. Путем легирования
Fe—Ni и Fe—Ni—Со основ не удалось получить ферромагнитных
сплавов с низким и средним ТКЛР, постоянным выше 500° С, что
определяет порог применения сплавов на ферромагнитной основе.
Поиски аномалий теплового расширения сплавов на других основах
также не дали результатов. Поэтому пришлось использовать туго-
плавкие металлы, имеющие низкий ТКЛР. Вольфрам, молибден,
цирконий имеют ТКЛР соответственно 4,5; 5,8; 6,7-Ю-5 град-1,
причем при повышении до температур 800—1000° С ТКЛР растет
292
монотонно. На основе циркония удалось найти технологичные спла-
вы с низким ТКЛР — до 900° С.
Немагнитные сплавы со средним ТКЛР были разработаны на
основе систем Ni—W и Ni—Мо при концентрациях вольфрама и мо-
либдена, необходимых для перевода сплава в парамагнитное состо-
яние (20—25%) и получения заданного комплекса свойств.
Рис. 306. Изменение т. э. д. с. сплавов Fe—Ni по
отношению к платине в зависимости от состава и
температуры
Сплавы с высокими значениями ТКЛР представляют собой не-
магнитные легированные стали и сплавы на Fe—Ni—Сг; Мп—Ni—
Си; Мп—Pd основах. В аустенитных железоникельхромистых ста-
лях ТКЛР для интервала температур 20—100° С достигает значения
~17-10-6 град-1. Более высокие значения ТКЛР получают на спла-
вах Мп—Ni—Си и Мп—Pd. Сплавы с высокими значениями ТКЛР
применяют в качестве активной составляющей термобиметаллов и
для работы в различного рода соединениях, в которых их большое
тепловое расширение находится в соответствии с расширением fljfy-
гих материалов.
1. СПЛАВЫ С МИНИМАЛЬНЫМИ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ
КОЭФФИЦИЕНТАМИ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Общая характеристика. Сплавы 36Н, 36Н-ВИ, 36НХ, 32НКД,
32НК-ВИ, 35НКТ, 39Н, 54К9Х имеют ТКЛР ниже 3,5-10~6 град-1
при верхнем пределе температурного интервала не выше 100° С.
293
Сплавы на основе системы Fe—Ni инварного состава содержат 30—
40% Ni. Для получения определенных сочетаний тепловых, механи-
ческих и технологических свойств их легируют хромом, кобальтом,
медью, титаном и марганцем.
Для сплавов этой группы характерны резкая зависимость значе-
ния температуры Кюри и величины ТКЛР от концентрации основных
элементов (см. рис. 297 и рис. 301), различных примесей и легиру-
ющих элементов (рис. 307). Введение в инварные сплавы меди, хро-
ма и других элементов, за исключением кобальта и палладия (до
Рис. 307. Увеличение тем-
пературного коэффициен-
та линейного расширения
сплава инварного соста-
ва при легировании
определенных концентраций), приводит к повышению ТКЛР. При
этом нужно учитывать влияние элементов на температурный интер-
вал инварности, определяемый температурой Кюри при нагреве и
температурой у->а-перехода при охлаждении до температур ниже
комнатных. Состав и свойства сплавов см. в табл. 174—178.
Область применения. В точном приборостроении для различных
деталей измерительных приборов, в метрологии, в геодезии, в каче-
стве составляющих термобиметаллов, для базисных устройств газо-
вых лазеров, трубопроводов для криогенных жидкостей и т. п. Вы-
бор сплава производится с учетом его ТКЛР, механических свойств,
устойчивости к фазовым превращениям в интервале рабочих темпе-
ратур и нагрузок.
Основные технологические данные. Сплавы можно подвергать
горячей и холодной обработке давлением, резке, сварке и пайке.
Сплавы 36Н, 36НХ, 36Н-ВИ, 32НКД и 39Н не упрочняются в ре-
зультате термической обработки, прочность их возрастает после на-
клепа. Упрочняется термической обработкой дисперсионно твердею-
щий сплав 35НКТ (после закалки и отпуска, закалки с последую-
щей деформацией и отпуском, а также специального отжига).
Термическая обработка, включающая закалку, а также наклеп силь-
но снижают величину ТКЛР всех сплавов этой подгруппы
(табл. 179).
Термическая обработка (табл. 180). Закалка с 850±20°С (после
выдержки 30 мин) и отпуск при 315° С, который несколько повыша-
ет ТКЛР, частично снимая закалочные напряжения.
294
ТАБЛИЦА 174. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СПЛАВОВ С МИНИМАЛЬНЫМ ТКЛР
Марка сплава Содержание элементов, % ГОСТ или ТУ
Ni С Si Мп Со Сг Си
36Н 35,0— 37,0 0,05 0,3 0,3— 0,6 — 0,15 — ГОСТ 10994—64
36Н-ВИ 35,5— 37,0 0,03 0,3 0,4 — — — ЧМТУ 997—63
32НКД 31,5— 33,0 0,05 0,2 0,4 3,3— 4,2 — 0,6— 0,8 ГОСТ 10994—64
32НК-ВИ 31,5— 33,0 0,03 0,3 0,4 3,7— 4,7 0,1 — ТУ 238—70
36НХ 35,0— 37,0 0,05 0,3 0,3— 0,6 — 0,4— 0,6 0,25 ЧМТУ 1479—68
36НГТ*1 35,0— 37,0 0,08— 0,15 0,35 2,5— 3,5 — — — ЧМТУ1-26—66
36НГ6 35,0— 37,0 0,06— 0,10 0,25 6,0— 7,0 — — — ЧМТУ 1-26—66
39Н 38,0— 40,0 0,05 0,30 0,3— 0,6 ’— — 0,20 ЧМТУ 1230—64
35НКТ*2 34,0— 35,0 0,05 0,5 0,2— 0,4 5,0— 6,0 — 0,2— 0,4 ЧМТУ 1-58—67
54К9Х — — — — 53,5— 54,5 8,85— 9,1 — —
ЗОНПд*3 Примечав 0,8—1,2% Ti. 29,0— 31,0 и е. Сера н *2 2,2—2,8% фосфор — не Ti. *3 6,0-10 более 0,02% ,0% Pd. железо — о стальное.
ю ТАБЛИЦА 175. СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ С МИНИМАЛЬНЫМ ТКЛР
Марка сплава Вид продукции Сортамент, мм
толщина или диаметр ширина
1 2 3 4
36Н Лента холодно- катаная 0,10—0,70 0,75—1,35 1,40—2,50 80—250 100—250 100—250
Проволока холод- нотянутая 0,1—3,5 —
Прутки шлифова- ные Прутки горяче- катаные и кованые Листы и полосы горячекатаные 1,0—7,5 8—200 2,8—5,0 5,5—8,0 8,5—14,0 14,0—22,0 400—600 400—600 450—600 450—600
36Н-ВИ Прутки горяче- катаные кованые 35, 55 —
длина ГОСТ или ТУ
5 6
>5000 >1000 >500 ГОСТ 14080—68
ГОСТ 14081—68
500—600 500—6000 800—2500 500—2500 500—2500 300—2500 ГОСТ 14082—68
— ЧМТУ 997—63
1
32НКД Прутки горяче- катаные и кованые 8—200
32НК-ВИ Прутки горяче- катаные и кованые 25, 35, 55
36НХ Проволока холод- нотянутая Листы горячеката- ные 2,0 3,0—8 8,5—10
Трубная заготовка 140—150 180 215
Трубы холодно- катаные 25X2; 36X2; 56X2; 70X2
100X3; 100X2; 150X2,5; 200X2,5
35НКТ Листы холодно- катаные Листы горячеката- ные Пруток кованый 1—3,0 4,0—10,0 30—60
500—6000
ГОСТ 14082—68
— — ТУ 238—70
250—450 250—450 >400 >400 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1479—68
— <2000 1600—2100 1300—2500 ЧМТУ 1-743—69
—- — ТУ14-39—71
— — ТУ-ВНИТИ 856—69
100—200 100—300 >400 >300 ЧМТУ1-58—67
Продолжение табл. 175
1 2 3 4
36НГТ Проволока холод- нотянутая 2,0—4,0 —
36НГ6 Проволока холод- нотянутая 2,0—4,0 —
39Н Трубная заготовка 85—115 115—160 —
Трубы* 12X1 16X2; 20X2 21X1,5 32X1,5 ч-2 34X2; 53X1,4 63X3; 75X3 83X3 —
54К9Х Лист горячеката- ный Пруток кованый Проволока холод- нотянутая 4,0—10,0 30—60 1,0—5,0 100—300
Трубы 32X2 мм могут поставляться длиной 11500 мм.
5 6
ЧМТУ1 -26—66
— ЧМТУ1-26—66
<1200 <2000 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1230-64
6000 6000—8000 6000 6000 >1500 >1500 >1500 ТУ В НИТИ 690—71
>300
ТАБЛИЦА 176. НОРМИРУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО
КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ
Марка сплава Интервал темпе- ратур, °C а-10® град”1 (ие более) Режим термиче- ской обработки заготовок и образцов ГОСТ или ТУ
36Н 20—80 1,5 840 + 10° С, вода + 315° С, 1 ч, воздух ГОСТ 14080—68
32НКД 20—100 1,0 860 ±10° С, вода + + 315 + 10° С, 1 ч, воздух ГОСТ 14080—68
36Н-ВИ 20—40 1,0 850 + 10° С, воздух+315° С, 1 ч, воздух ЧМТУ 997—63
32НК-ВИ 20—40 1,0 850+10° С, воздух +315° С 1 ч, воздух ТУ 238—70
36НХ 20—100 2,0 840+10° С, 15 мин, вода + + 315° С, 1 ч, воздух ЧМТУ 1743—69
39Н 20—100 3—4 850—900° С, 15 мин, воздух ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1230—64
35HRT 20—60, 20— (-60) 3,5 950° С, вода, 650° С, 4 ч ЧМТУ 1-58—67
ТАБЛИЦА 177. НОРМИРУЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СПЛАВОВ 35НКТ, 36НХ, 39Н
Марка сплава <УВ> кгс/мм2 °0,2’ КГС/“2 6, % ф, %
не менее
35НКТ 105 30—
36НХ 45 25 40
39Н 40 — 28 38
Примечание. Результаты испытаний записываются в сертификат, но
не служат браковочным признаком.
299
ТАБЛИЦА 178. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
С МИНИМАЛЬНЫМ ТКЛР
Марка сплава у, г/см3 к кал/(смс-град) р. (Ом-мм2)/м 0С- °C вг, Го
36Н 8,1 0,030 + 0,004 0,8 230+20 4700
32НКД 8,1 0,032±0,004 0,78 220 5300
35НКТ 8,1 0,033 + 0,004 0,85 210 + 20 —.
54К9Х — — 0,64 — —
ЗОНПд — — 0,5 320+20 —
Продолжение табл. 178
Марка сплава Bs' Гс Гс/э •V Гс/э э Е, кгс/мм’
36Н 8 700 650 4600 0,16 15 000
32НКД 10 600 1300 4100 0,16 14 400
35НКТ 5 900 600 1950 0,19 16 400
54К9Х 7 700* .— — 0,55 —-
ЗОНПд •— — — 0,5 15900+700
* В поле 100 Э.
Для термической обработки деталей включают старение при 95° С,
48 ч для улучшения стабильности размеров деталей. Эти изменения
не фиксируются обычными оптико-механическими методами контро-
ля из-за их малой величины (десятые доли микрона на 1 м длины
в год).
В ряде случаев режимы термической обработки, включающие
закалку, неприемлемы из-за сложности формы изделий или из-за
высоких требований к стабильности размеров. Тогда применяется
отжиг (850—870° С, выдержка 30 мин, охлаждение со скоростью
50—40 град/ч или нормализация 850—870° С, 30 мин+отпуск,
315° С).
Перед закалкой рекомендуется проводить черновую обработку
деталей, а после закалки — основную механическую обработку
с оставлением минимального припуска на доводку. В тех случаях,
когда деталь имеет большую разнотолщинность по всей длине, чер-
новую обработку целесообразно прекращать при толщине детали,
по возможности одинаковой по всей длине. Это обеспечивает полу-
чение равномерных напряжений по всей длине детали во время за-
калки и уменьшает различие в величине ТКЛР в разных участках
детали. Если изготовление детали включает операции механической
обработки, нарушающие жесткость ее формы, то отпуск следует
производить при 315°С непосредственно после закалки для снятия
закалочных напряжений, а затем после основной механической обра-
ботки с минимальным припуском (0,5 мм на сторону). После довод-
300
ТАБЛИЦА 179. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
С МИНИМАЛЬНЫМ ТКЛР
Марка сплава S А к к Ф ® и Е Я 2 Н h Ко ств сто,2 6 ан> кгс- м/см2 НВ Термическая обработка
кгс/мм2 (
36Н-ВИ 20 46 28 39 78 28 131 830° С вода, 315° С,
40 45 25 37 80 — — 1 ч, старение при 95е С, 48 ч
32НКД 20 46 32 41 72 — 143
—20 55 37 44 52 32 —
—95 79 45 38 42 — —
32НК-ВИ 100 42 23 40 81 — 143
40 47 29 45 86 — —
20 50 33 42 86 — —
—20 54 38 42 84 — —
—50 61 42 45 83 —
—100 76 45 39 72 — —
39Н 27 48 34 24 950° С, 5 мин, вода
— 196 89 62 — — 23 —
—253 103 65 — — 18 —
36НХ 27 43 26 50 83 28 —
—196 85 57 43 72 26 —
—253 97 69 50 68 23 — 'U. '
35НКТ 20 62 38 40 — — 163 950° С, вода
20 66 40 — — — — Нормализация при 950° С (охлажде- ние на воздухе)
20 115 ПО 8 10 — 320 1110° С, 2 ч, мед- ленное охлажде- ние по 100 град/ч до 750° С, по 50 град/ч до 650° С, по 20 град/ч до 550° С, а затем
охлаждение с
печью
54К9Х 20 85 40 45 — — — 1000° С, 1 ч, охлаж- дение по 50 град/ч
301
to ТАБЛИЦА 180. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ
§ ПОСЛЕ РАЗЛИЧНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Марка сплава Режим термической обработки а-10’ град-1 в интервале температур от 20 °C до, °C
—100 —65 50 80 100 200 300
36Н 830° С, 30 мин, вода+315°С, 1 ч, воздух 1,1 —- — 1,2 2,3 5,7
36Н-ВИ 830° С, 30 мин, воздух — — 1,1 — 1,6 — —
32НКД 830° С, 30 мин, вода+315°С, 1 ч — 0,2 0,5 0,5 0,7 2,1 5,4
830° С, 30 мин, воздух+315° С, 1 ч — 0,3 — 0,6 — — —
830° С, 1 ч, охлаждение по 50 град/ч — 1,0 — 1.2 1,8 — '—
32НК-ВИ 830° С, 30 мин, вода+315°С, 1 ч — —0,2 — 0,4 0,6 — —
850° С, 30 мин, воздух+315° С, 1 ч — — — 1,0 — —
850° С, 1 ч, охлаждение по 30 град/ч — — 1,3 1,7 — -—
Улучшенный 32НК 850° С, 30 мин, вода+315°С, 1 ч 850° С, 30 мин, воздух+315° С, 1 ч 850° С, 1 ч, охлаждение по 50 град/ч
39Н 850—900° С, 15 мин, воздух
35НКТ 950° С, 30 мин, во да+650° С, 4 ч, воздух
54К9Х 1000° С, 1 ч, охлаждение по 50 град/ч
ЗОНПд 900° С в вакууме, 30 мин, охлаждение по 50 град/ч 830° С, 30 мин, вода 830° С, 30 мин, вода + 315°С, 1 ч Холодная пластическая деформация, обжа-
Со О Со - тие 70%
— —0,3 — 0,1 — —
—. —0,1 — 0,5 — — —
'— 0,4 — 0,7 — — —
3,7 — — — 2,8 2,7 3,5
2,3 — — 3,0 5,0 8,4
—0,3 —0,2 —0,2 — 0,6 — —
— — — 1,0 1,6 —
— — — — 0,3 0,6 —
— — — — 0,6 1,0 —
'— — — — —0,4 0,1 —
ки размеров деталь подвергают старению при 95° С в течение 48 ч
для стабилизации размеров во времени. Для деталей сложной кон-
фигурации следует неоднократно проводить отпуск при 315°С для
снятия напряжений, чередуя его с механической обработкой. Для
обеспечения высокой стабильности иногда приходится отказываться
от закалки, заменяя ее нормализацией или отжигом, что приводит
к увеличению коэффициента теплового расширения. В таких слу-
чаях рекомендуется применять вместо сплава 36Н сплав 36Н-ВИ
(инвар вакуумной выплавки) и вместо сплава марки 32НКД
сплав 32НК-ВИ (суперинвар вакуумной выплавки). Сплавы этих
марок обладают более стабильными характеристиками и имеют бо-
лее низкое значение ТКЛР.
Коррозионная стойкость большинства сплавов инварного состава
не является высокой. Сплавы 36Н, 32НКД, 32НК и особенно сплавы
вакуумной выплавки после отжига и тщательной полировки слабо
корродируют в воде и в атмосферных условиях. Сплав 54К9Х стоек
против коррозии в морской воде, щелочах и аммиаке при 20, 40,
60° С, мало стоек в азотной кислоте при 20° С и не стоек в соляной
и серной кислотах. Против коррозии в морской воде в полирован-
ном, отожженном состоянии стоек сплав ЗОНПд.
Технология соединения сплавов с минимальными ТКЛР с дру-
гими металлами и сплавами требует выполнения определенных усло-
вий. Для пайки используется припой ПСР-40. Сварка сплавов 36Н,
39Н и 36НХ производится в аргоне с использованием присадочной
проволоки 36НГТ и 36НГ6. При сварке сплава 32НК-ВИ исключа-
ется применение сварочной проволоки, содержащей хром, титан и
марганец, так как присутствие этих элементов увеличивает ТКЛР
сварного шва. Качественные сварные конструкции из сплава супер-
инвар могут быть получены автоматической сваркой под флюсом
АН-26 (32% SiO2, 3% МпО, 20% А12О3, 30% СаО, 17% MgO, до
1% Fe2Os, 24% CaF) с использованием в качестве присадки прово-
локи того же химического состава, что и основной металл.
Обработка резанием инварных сплавов. Токарная обработка:
скорость — от 8 до 10 м/мин; глубина реза — от 4 до 5 мм; подача —
от 0,8 до 1 мм/оборот. Фрезеровка: скорость 8—10 мм/мин. Сверле-
ние геликоидальным сверлом: скорость 7—8 мм/мин, подача —от
0,06 до 0,08 мм/оборот.
Структура — однофазный у-твердый раствор (г.ц.к. решетка).
При охлаждении до температур ниже комнатной в сплавах 32НК-ВИ
и 32НКД возможен у->а-переход с увеличением объема. Темпера-
тура у->а-перехода этих сплавов зависит от содержания никеля,
кобальта и технологических добавок. Колебание химического соста-
ва сплавов в пределах, ограниченных ГОСТом, приводит к измене-
нию температуры начала мартенситного превращения Мн от —80 до
—140° С. Кроме того, температура начала мартенситного превраще-
ния зависит от величины зерна и напряжений. Сплав 35НКТ явля-
ется дисперсионно-твердеющим.
Сплав 36Н
Сплав предназначен для деталей, элементов приборов и конст-
рукций, работающих в интервале температур от —196 до 100° С.
Сплав применяется для: а) штриховых мер длины, маятников точ-
ных часов в метрологии; б) проволок базисных мерных приборов,
304
тонких металлических лент нивелирных реек в геодезии; в) для
стержней и болтов термостатов, в качестве пассивной составляющей
термобиметаллов.
Температурная зависимость ТКЛР для сплава Fe с 36% Ni лабо-
раторной вакуумно-индукционной выплавки 1 приведена на рис. 308.
? Сплавы на основе системы Fe—Ni, содержащие до 38% Ni, при
деформации, вызванной растягивающим напряжением, претерпевают
Рис. 308. Температурная зависимость коэффициента
линейного расширения а сплава Fe — 36% Ni
частичное у->а-превращение при 4,2° К. Для этих сплавов напряже-
ние в 1 кг/мм2 * * повышает температуру начала мартенситного превра-
щения Мн на 14 град. В сплаве инварного состава, содержащем тех-
нологические присадки марганца и кремния, дополнительным леги-
рованием 0,5% Сг удалось подавить мартенситное превращение под
влиянием деформации, вплоть до 20° К. Легирование инвара 0,5% Сг
вызывает сравнительно небольшое увеличение ТКЛР.
Сплав 36НХ
Сплав 36НХ является надежным конструкционным материалом
с минимальным ТКЛР для криогенных устройств, работающих под
нагрузкой при температурах до 20° К. Он имеет низкое значение
ТКЛР в интервале температур от 60 до —-269° С.
Сильная зависимость ТКЛР сплавов инварного состава от раз-
личного рода обработок (например, деформации, закалки, отжига)
особенно четко проявляется в области низких температур. На рис. 309
приводятся кривые a=f(l") для сплава 36НХ.
1 Шихтовыми материалами служили карбонильное железо, рафинированное
пппто1°сОМЛ АлП?,лектролитический Ni- Содержание примесей в сплаве: 0,003% С,
ии'5 Л ь, 0,002% Р, следы кремния и алюминия. Образцы сплавов были зака-
лены в воде с 1000° С.
20—1080
305
Кривые температурной зависимости ТКЛР в интервале от 4,2 до
300° К для различных режимов обработки имеют три характерных
экстремума.
Для характеристики ТКЛР сплава после различных обработок
принято при различных температурах несколько значений а:
1) oCmini—-минимальный ТКЛР на кривой a=f(T) в области
низких температур 25—30° К;
2) 0Cmin2 — минимальный ТКЛР на кривой a=f(T) в интервале
250—270° К;
3) остах — максимальный ТКЛР на кривой a=f(T) в интервале
120—150° К;
4) ссзоо — ТКЛР при комнатной температуре;
5) (Хго-зоо — средний ТКЛР для интервала 20—300° К.
Значения этих величин для различных видов обработок приведе-
ны в табл. 181. Самый низкий ТКЛР сплав имеет в пластически
деформированном состоянии, тогда как в результате термических
обработок а возрастает. Наибольшее значение а получается в ре-
зультате длительного отжига при температуре 600° С и медленного
охлаждения (см. рис. 309).
ТАБЛИЦА 181. ЗНАЧЕНИЯ “minl. «min2, «тах,
“300> “20—390 -10е, 1/°С СПЛАВА 36НХ
ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Номер обра- ботки (см. рис. 309) Режим термической обработки “mini amin2 “m ах О^зоо “20—300
1 Холодная прокатка с де- формацией 63% —2,3 1,45 0,4 0,6 0,5
2 Закалка* в воде — 1,68 0,7 0,9 0,7
3 Закалка в воде+отпуск при 315°С 1 ч — 1,92 0,95 1,1 0,9
4 Охлаждение на воздухе с 950° С — 2,1 1,3 1,5 1,4
5 Охлаждение с печью с 950° С —1,9 2,22 1,55 1,8 1,6
6 Отжиг при 600° С 5 ч, ох- лаждение до 100° С 90 ч —1,8 2,68 2,26 2,46 1,8
* Выдержка для обработок 2, 3, 4, 5 была 3 мин.
306
Рис. 309. Температурная зависимость коэффициента ли-
нейного расширения а сплава 36НХ после различной
термической обработки (обозначения см. табл. 181)
Сплав 39Н
Сплав 39Н с малым ТКЛР до 300° С предназначен для трубопро-
водов и конструкций, работающих в интервале температур от 200—
300 до —269° С. ТКЛР сплава 39Н близок к ТКЛР графита.
Сплав 36Н-ВИ
Сплав отличается от сплава 36Н меньшим содержанием углеро-
да и газов и более низким значением ТКЛР. Он предназначен для
штриховых мер первого разряда, для деталей с полированной по-
верхностью или деталей сложной формы, используемых в отожжен-
ном состоянии.
Изменение размеров деталей из инвара наблюдается не только
при нагреве и охлаждении, но и при комнатной температуре в тече-
ние длительного времени. Изменения длины протекают во времени
по затухающей кривой. Они измеряются в микронах и долях микро-
нов на один метр в год, и это имеет значение для метрологических
работ. За 5 лет хранения однометрового жезла из сплава 36Н-ВИ
при 20° С изменения длины составили:
Дата измерения
Январь 1965 г.
Июнь 1965 г.
Декабрь 1970 г.
Длина Д2„
1 м + 18,2 мкм
1 м + 22,2 мкм
1 м + 23,6 мкм
Изменение длины
ДД, мкм
4,0
1.4
20*
307
В течение 4 месяцев длина жезла стабилизировалась и за после-
дующие 5 лет увеличение длины составило в год около 0,3 мкм
на 1 метр.
Сплав 32НКД
Сплав имеет особо малый ТКЛР в области температур от 20
до 100° С и от 20 до —60° С. Он применяется для тех же деталей
и элементов аппаратуры, что и сплав 36Н, в тех случаях, когда не-
обходимо еще большее постоянство размеров деталей при колеба-
нии температуры.
Сплав 32НК-ВИ
Сплав отличается от сплава 32НКД меньшим содержанием угле-
рода и газов. Имеет меньшую загрязненность неметаллическими
включениями и более низкое значение ТКЛР. Сплав предназначен
для изделий с полированной поверхностью, в частности для штри-
ховых мер длины, деталей сложной формы, которые нельзя подвер-
гать закалке для получения более низкого ТКЛР.
Сплав 35НКТ
Дисперсионно твердеющий сплав 35НКТ повышенной прочности
с малым температурным коэффициентом расширения от -j-100 до
—100° С предназначен для деталей приборов, которые должны со-
хранять свои размеры при колебании температур в интервале от
100 до —100° С и при этом иметь повышенную твердость и проч-
ность, а также чистоту поверхности высокого класса.
Сплав 36НГТ
Сплав предназначен для использования в качестве присадки при
сварке сплава 36Н в среде аргона.
Сплав 36НГ6
Сплав предназначен для изготовления электродов для ручной
электродуговой сварки.
Сплав ЗОНПд
Сплав имеет температурный интервал постоянства минимального
ТКЛР до 200° С.
Сплав 54К9Х
Сплав отличается наиболее высокой коррозионной стойкостью
по сравнению с другими инварными сплавами. Его следует приме-
нять в отожженном состоянии, так как под влиянием напряжений
308
0,8
Рис. 310. Температурная зависимость относительного электросопро-
тивления сплавов 35НКТ, 36Н, 32НКД
£,кгс/ммг
Ллал/см-градс
Рис. 312. Температур-
ная зависимость теп-
лопроводности сплава
36Н
309
в
'I
I
I w
'I 67.5
I
§ 66.0
В
g 62.5
§ 60.0
3
200 220 200 260 280 300
Температура, °H
Рис. 313. Температурная зависимость удельного электросопротив-
ления сплава 36Н:
1 — в интервале от 0—100; 2 — 100—200; 3 — 200—300; 4 — 0—20° К
Рис 314 Микроструктура сплава 32НК-ВИХ350:
вверху — после отжига; внизу — после отжига и охлаждения до —100° С
310
Рис. 315. Температурная зависимость механических свойств спла-
ва 36Н
Рис. 316. Температур-
ная зависимость ме-
ханических свойств
сплава 35НКТ
311
(после закалки или деформации) в нем происходит -превраще-
ние ниже температуры —70° С. Образование a-фазы вызывает рез-
кое увеличение температурного коэффициента линейного расширения.
Зависимости относительного изменения электросопротивления и
модуля упругости от температуры для сплавов 36Н, 32НКД, 35НКТ
приведены на рис. 310, 311.
Температурная зависимость теплопроводности и электросопротив-
ления дана на рис. 312, 313.
Теплопроводность и намагниченность насыщения в поле 2000 Э
сплава 32НК (суперинвар) при 20, —20 и —70° С приведены ниже:
t, “С................ 20 —20 —70
К, кал/сМ'С-град..... 0,030 0,028 0,026
f Гс................ Ю 200 11 100 12 500
При охлаждении сплава ниже —100° С происходит необратимое
изменение намагниченности в связи с частичным у->-а-превращением
мартенситного характера (рис. 314).
Механические свойства сплавов 36Н и 35НКТ при нагреве до
800° С и охлаждении до —196° С приведены на рис. 315, 316. Об-
разцы испытывали после нормируемой термической обработки.
2. ФЕРРОМАГНИТНЫЕ СПЛАВЫ
С НИЗКИМИ И СРЕДНИМИ
ТЕМПЕРАТУРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Общая характеристика. Сплавы отличаются ТКЛР (4—12Х
ХЮ-6 град-1), близкими к ТКЛР неорганических диэлектриков
(например, стекла, керамики, слюды). При нагреве до 650—800°С
на поверхности сплавов образуется окисный слой, который смачи-
вается стеклами или припоями при температуре спаивания (700—
1050°С), хорошо сцепляется с ними и основным металлом при ох-
лаждении, образуя вакуумноплотные прочные соединения (спаи).
Соответствие ТКЛР компонентов спая необходимо, чтобы обеспе-
чить низкую величину напряжений и прочность спаев. Заданные
ТКЛР сплавов сохраняются до температур Кюри (300—580° С) и со-
четаются с удовлетворительной электропроводностью, теплопровод-
ностью, высокой пластичностью. По химическому составу сплавы
этой группы подразделяются на Fe—Ni сплавы, легированные
медью или хромом, тройные Fe—Ni—Со . сплавы, содержащие
28—60% Ni, 2—30% Со.
Кроме сплавов Fe—Ni и Fe—Ni—Со, для спаев со стеклом при-
меняется железохромистый сплав 18ХТФ, имеющий а= (10-т-11,5)Х
ХЮ-6 град-1 до 580°С.
Область применения — многочисленные электровакуумные при-
боры (приемно-усилительные лампы, магнетроны, клистроны, теле-
визионные трубки, герметичные вводы и корпуса полупроводнико-
вых приборов). Выбор сплавов проводится с учетом характеристик ;
теплового расширения неорганических диэлектриков или других
материалов, спаи с которыми должны быть получены, а также
с учетом требований к физическим и механическим свойствам
сплавов.
312
ТАБЛИЦА 182. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (%) СПЛАВОВ С ЗАДАННЫМИ НИЗКИМИ
И СРЕДНИМИ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ5
Марка сплава С J Si Мп Сг Ni Со Другие элементы ГОСТ ИЛИ ТУ
не более
29НК* ** 0,03 0,30 0,40 — 28,5—29,5 17,0—18,0 —
ЗОНКД** 0,05 0,30 0,40 — 29,5—30,5 13,0—14,2 0,3—0,5 Си
38НКД 0,05 0,30 0,40 — 37,5—38,5 4,5—5,5 4,5—5,5 Си
47НХ 0,05 0,30 0,4—0,7 0,7—1,0 46,0—47,5 — <0,2 Си
48НХ 0,05 0,30 0,4—0,7 0,7—1,0 48,0—49,5 — <0,2 Си ГОСТ 10994—64
47НЗХ 0,05 0,30 0,4—0,7 3,0—4,0 46,0—48,0 — <0,2 Си
ЗЗНК 0,05 0,30 0,40 — 32,5—33,5 16,5—17,5 —
47НД** 0,05 0,30 ‘0,40 — 46,0—48,0 — 4,5—5,5 Си
47НХР 0,05 0,30 0,40 4,5—6,0 46,0—48,0 — <0,002 В
181ЦГФ 0,07 0,65 0,60 17,0—19,0 <0,6 0,25—0,45V 0,4—0,8 Ti
49НД 0,05 0,30 0,60 — 48,0—49.0 — 6,0—7,0 Си ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1468-69
46НХ 0,05 0,30 0,40 0,7—0,9 46,0—47,0 — — —
42Н(ЭП318) 0,03 0,30 0,30 — 41,5—43,0 — — ЧМТУ 1—788—69
42Н (ЭПЗЗЗ) 0,03 0,15 0,05 — 41,5—42,5 0,05 Ti 0,1 Си ЧМТУ 1-925-70 (ВИ)
ЗЗНК 0,05 0,30 0,40 — 37,5—38,5 1,5—2,5 — ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1478-68
52Н 0,05 0,30 0,40 51,0—53,0 — 0,3 Си ЧМТУ 14-1-6—71;
52Н-ВИ 0,05 0,2 0,5 — 51,5—52,5 — 0,3 Си ТУ/ЛСПЗ 68-71
34НК 0,05 0,28 0,35 — 33,5—34,5 11,5—12,5 — ТУ 14-1-140—71
46Н 0,05 0,30 0,40 — 45,5—46,5 — — —।
43Н 0,05 0,30 0,60 — 42,5—44,0 — — ЧМТУ 1-937—70
58Н 0,03 0,30 0,50 — 57,5—59,5 — <0,2 Си МРТУ 14-2-55—66
* Остальное железо, <0,02 S и Р. В сплаве 18ХТФ < 0,025 S; < 0,03 Р; в сплаве 42Н (ЭПЗЗЗ) <0,01 S; < 0,006 Р. ** Сплавы марок
29НК-ВИ, ЗОНКД-ВИ и 47НД-ВИ .имеют<0,03 С, < 0,28 Si.
Со --------------------.----------------------------------------------—----------------------------------------------------‘--
Со ТАБЛИЦА 183. СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ С ЗАДАННЫМИ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ
S ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ, ПОСТАВЛЯЕМЫХ ПО ГОСТам и ТУ
Марка сплава Лента тол- щина, мм Полосы тол- щина, мм Прутки диаметром, мм Проволока, диа- метр, мм
шлифование | горячекатаные и кованые
29НК, гост 14080—68 0,02—2,50 2,8—22,0 ГОСТ 14082—6 1,0—7,5 8 8—110 ГОСТ 14081—68 0,1—3,5
29НК-ВИ ззнк, 0,10—2,50 2,8—22,0 1,0—7,5 8—110 0,1—3,5
зонкд, зонкд-ви 47НД, 0,02—2,50 2,8—22,0 1,0—7,5 8—110 0,1—3,5
47НД-ВИ 47НХР 0,10—0,50 0,5—3,5
47НХ 0,20—0,50 — — — —
38НКД 0,1—2,50 — 6,0—60,0 0,1—3,5
47H3X 0,20—2,50 2,8—3,9 — —
18ХТФ 0,2—2,5 2,5; 2,8; 3,0 — 0,5—1,0
48НХ — — — 85,0—90,0 0,3—3,5
49НД
46НХ
42Н
38НК
ЧМТУЩНИИЧМ 1468—69
I 0,2—2,5 I 3,0—3,5 I — I
I 0,2—1,6 1 — 1 — I
ЧМТУЩНИИЧМ 1-788—69; 1-925—70
| 0,08—2,5 | 0,8—3,0 | — |
ЧМТУЩНИИЧМ 1478—68
I 0,3; 0,5; I 3,0—5,0 I — I
10,0—40,0
i 0,3—3,5
I 0,2—3,0
13,0—60,0
ТУ 14-1-7—71; ТУ! Л СПЗ 68—71
52 Н 34НК 46Н j 0,3—0,7 0,3; 0,5; 0,1—2,5 2,5—4,0 с ТУ 14-1-140—71 1МТУЩНИИЧМ 1-937—70 5,0—15,0 | 8,0—50,0 0,3— 0,3—
43Н — МРТУ 14-2-55—66 Сорт. Диаметр 5,0 мм
5811 ТМТУ1УкрНИТИ 482—63 Сорт. Квадрат 40—52 мм, /=1100—1500 мм Квадрат 52—62 мм, /= = 1500—2200 мм —•
29НК — ♦ - Трубы цельнотянутые. Наружный диаметр 1,0— 40,0 мм ЧМТУ5018—55 —
48НХ Со СЛ — — Трубы цельнотянутые. Наружный диаметр 1,5; 2,0; 3,0 мм — —
Со ТАБЛИЦА 184. ДИАМЕТРЫ ПРОВОЛОКИ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ПО ДИАМЕТРУ (ГОСТ 2771—57)
о» Номинальные диаметры проволоки, мм Допускаемые отклонения
Класс точности Группа точности
За ГТ-За | ГТ-4
0,10—0,28 (через 0,01 мм) —0,020 0,035 ±0,01 +0,02; —0,015
0,32—0,42 (через 0,02 мм); 0,42—0,60 (через 0,2— 0,3 мм) —0,025 —0,040 -1-0,015; —0,01 ±0,02
0,63—0,70 (через 0,03—0,04 мм); 0,70—0,95 (через 0,05 мм) —0,058 —0,10 +0,02; —0,01 +0,03; —0,02
1,0—2,0 мм (через 0,05 мм); 2,0—3,0 (через 0,1 мм) —0,070 —0,12 ±0,02 ±0,03
3,2—4,2 (через 0,2 мм); 4,2—6,0 (через 0,2—0,3 мм) —0,048 —0,080 +0,03; —0,02 ±0,04
6,3—7,0 (через 0,3—0,4); 7,00—10,0 (через 0,5 мм) —0,058 —0,10 ±0,03 ±0,05
10—12 (через 0,5 мм); 12—16 (через 1,0 мм) —0,070 —0,12 +0,04; —0,03 ±0,06
ТАБЛИЦА 185. ДОПУСТИМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ПО ШИРИНЕ И ТОЛЩИНЕ ЛЕНТЫ И МИНИМАЛЬНАЯ ДЛИНА ЛЕНТЫ
В РУЛОНЕ ПО ГОСТ 14080—68
Толщина, мм Предель- ные отклоне- ния по толщине, мм Ширина, мм Длина м, не менее Толщина, мм Предель- ные отклоне- ния по толщине, мм Ширина, мм Длина, м, , ие меиее
0,02—0,03 0,04—0,05 —0,003 —0,008 От 70 до 100 (через 5 мм) 0,75; 0,80; 0,85; 0,90; 0,95 —0,070 От 100 до 200 (через 5 мм) от 200 до 250 (через 10 мм) 1,0
0,06; 0,07; 0,08 —0,015 От 70 до 200 (через 5 мм) 1,00; 1,05; 1,15; 1,20; 1,25; 1,30; 1,35 1,40; 1,45; 1,50; 1,55; 1,60; 1,65; 1,70; 1,75 —0,090
0,10; 0,11; 0,12; 0,15 0,18; 0,20; 0,22; 0,25 —0,020 —0,030 От 80 до 200 (через 5 мм), от 200 до 250 (через 10 мм) 5,0 —0,11 0,5
0,28; 0,30; 0,32; 0,35; 0,40 —0,040 1,80; 1,85; 1,90; 1,95; 2,00; 2,10; —0,13 —
0,45; 0,50; 0,55; 0,57; 0,60; 0,65; 0,70 —0,050 2,20; 2,25; 2,30; 2,35; 2,40; 2,45; 2,50 —0,16 t —
Примечание. Предельные отклонения по ширине обрезной ленты от 0,3—0,6 мм (до 100 мм шириной) и от —0,5 до +0,8 мм
шириной свыше 100 мм. Предельные отклонения по ширине необрезной леиты 4,(>--5,0 мм (до 100 мм) и 10 мм (свыше 140 до 250 мм).
gj ТАБЛИЦА 186. НОРМИРУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ а СПЛАВОВ С НИЗКИМИ И СРЕДНИМИ
°° ТЕМПЕРАТУРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Марка сплава —1 а-10в, град , от 20 до температуры, °C Темпера- тура перегиба, °C, ие ниже ГОСТ или ТУ
200 300 400 450 500 800
29НК 1 29НК-ВИ J — 4,6—5,5 4,5—5,2 — 5,9—6,4 — 420 ГОСТ 14080—68
ззнк — 7,4—8,4 — — 7,2—8,0 10,4—11,4 470 ГОСТ 14081—68; ГОСТ 14082—68
ЗОНКД 1 зонкд-ви J — 3,3—4,3 3,8—4,6 — 5,9—6,7 — 390
38НКД — 7,0—8,0 7,0—8,0 — 8,0—9,0 — 400
47НХР 8,2—9,2 8,5—9,5 9,2—10,2 — 10,5—11,5 — 330
47НД 9,2—10,2 9,2—10,2 9,2—10,2 — 9,8—10,8 — 440
47НД-ВИ — — — — — — —
47НХ — — — 8,0—9,0 — — —
48НХ — — — 8,5—9,5 — — —
47НЗХ 8,2—9,5 8,0—9,0 8,3—9,5 —. 9,5—10,5 — —
18ХТФ 1 18ХМТФ J — — — — 11,0—11,4 — —
49НД 10,2—11,1 10,3—11,2 10,5—11,4 Ю,8—11,7 — 450 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 14-68—68
58Н 10,8—11,5 (От 0 °C до — — — — — — МРТУ 14-2-55—66
40 °C)
52Н 9,6—10,6 9,6—10,6 9,6—10,6 — 9,8—10,8 — 480 ТУ ЛСПЗ 68-71
38НК 2,6—3,4 3,0—3,8 5,0—5,8 7,4—8,2 — 300 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1478—68
34НК — 5,2—6,1 5,1—6,0 — 6,0—7,0 — 380 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1436—66
16НХ — 7,4—8,4 7,4—8,4 — 8,3—9,5 — 390 —
Примечание. Изделия из сплавов 29НК и 29НК-ВИ по соглашению сторон могут поставляться с более узкими по сравне-
нию с вышеуказанными пределами ТКЛР:
Наименование изделий а-10’, град \ в интервале температур, °C
20—300 20—400 20—500
Лента, проволока, прутки шлифованные Прутки горячекатаные 4,8—5,3 5,0—5,5 4,7—5,1 4,8—5,2 6,0—6,4 6,0—6,4
ТАБЛИЦА 187. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ПО ТУ ЛСПЗ 68—71( ОТЖИГ В ВАКУУМЕ 950, 1 ч)
Марка сплава Bs’ Гс Нс, Э Е, кгс/мм2 Величина зерна, балл Марка сплава Bs’ Гс нс, э Е, кгс/мм* Величина зерна, балл
52Н-ВИ | 13 500 | 0,2 16 000 | 6 47НД-ВИ 13 000 0,2 | 16 000 6 •
Примечание. Результаты измерений заносятся в сертификат, браковоч ным признаком ие являются.
ТАБЛИЦА 188. ФИЗИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Fe—Ni—Со С НИЗКИМИ И СРЕДНИМИ ТКЛР
(ОТЖИГ 900° С)
Марка сплава р, (ОмХ Хмм2)/м Е, кгс/мм2 кал/(смх ХсХград) э %• Гс/Э Гс/Э Вг- Гс Го
38НК 0,55 14 500 0,045
ЗОНКД 0,50 14 000 0,049 0,89 600 6 000 10 700 13 400
29НК 0,50 [4 500 0,040 0,93 650 5 300 9 750 13 250
38НКД 0,50 15 000 0,045 0,42 1200 12 000 10 200 12 700
34НК 0,50 14 500 0,048 — — — — —
ЗЗНК 0,42 14 200 0,042 0,96 800 5 000 9 750 12 600
Примечание. Температура плавления вышеуказанных сплавов ~ 1450°С,
плотность •-* 8,3 г/см3.
Сплавы Fe—Ni используются также в точном приборостроении
в качестве элементов приборов и для штриховых мер длины в стан-
костроении.
Основные технологические данные. Сплавы можно подвергать
обработке давлением, резке, сварке и пайке припоями. Выплавка
сплавов обеспечивает минимальное содержание в них газов.
Холодная деформация (прокатка листов, ленты, волочение про-
волоки) ведется с обжатием в пределах 40—75°/о- В металле с ма-
лыми степенями обжатия (10—15%) при нагреве его до температу-
ры 950—1050° С, неизбежном в процессе изготовления спаев, на-
блюдается сильный рост зерна. Это ведет к снижению пластичности)
сплавов, а для тонких сечений возможна потеря вакуумной плот-
ности металла. При степенях деформации более 75% в металле при
отжиге возникает текстура рекристаллизации, приводящая к ани-.
зотропии механических и в первую очередь пластических свойств
При глубокой вытяжке такого металла возможно образование
«фестонов» и трещин. >
Для повышения пластичности сплавы отжигают при температу-
рах 800—950° С в течение 1 ч. Холоднокатаный металл и готовые,
детали отжигают в вакууме или в среде водорода или азота. Тем
пература отжига непосредственно перед спайкой 950—1050° С. Спла-
вы (за исключением сплава 18ХТФ) не являются коррозионностой-
кими в кислотах, морской воде и тропических условиях. Тщатель-
ная полировка поверхности повышает их стойкость во влажно
среде.
Структура. Кристаллическая структура сплавов — однофазны
твердый раствор с г. ц. к. решеткой. При температурах ниже ко .
натной в сплавах 29НК, ЗОНКД возможен частичный перехо
у->а. Колебание химического состава этих сплавов в пределах'
ограниченных ГОСТом и ТУ, приводит к изменению температур
начала мартенситного превращения от —70 до —196° С. Общие све
дения о сплавах приведены в табл. 182—189.
320
1ЛЕЛИЦЛ 189. ФИЗИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
ДВОЙНЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ СПЛАВОВ Fe—Ni
и СПЛАВА 18ХТФ С НИЗКИМИ И СРЕДНИМИ ТКЛР
(ОТЖИГ 900° С)
Марка сплава 2 —. с< 2 2 2 О а 2 2 X, кал/(смх хградхс) %. Гс/Э ф ё А О и? ‘8ff 1
42Н 0,58 14 200
46Н 0,46 14 200 0,043 0,2 3500 39 600 10 200 14 200
52Н 0,42 16 000 — 0,2 — 25 000 — 13 000
58Н 0,40 — 0,05 — — — — —
47НХ 0,40 14 000 0,048 0,29 2000 17 400 10 500 12 900
48НХ 0,40 14 000 0,048 0,20 2000 17 400 10 500 12 900
47НЗХ 0,60 14 000 0,045 — — — — —
47НД 0,45 15 000 0,045 0,28 2000 18 800 9 650 12 800
47НХР 0,90 14 000 0,043 0,38 1600 10 250 4 400 6 800
18ХТФ 0,60 1 800 0,052 1,6 320 2 500 8 750 10 400
Примечание. Температура плавления вышеуказанных сплавов — 1450° С,
плотность ~ 8,2 г/см3.
Сплавы
на основе системы Fe—Ni—Со
К этой группе относятся сплавы: 29НК, ЗОНКД, 34НК, 38НК,
38НКД, ЗЗНК, близкие по значениям физических свойств (табл. 188).
Большинство термостойких стекол с высокими диэлектрическими
свойствами имеют ТКЛР от 3,7 до 5,5-10~6 град-1 и температуру
размягчения 550—800° С. Такими низкими ТКЛР в столь широком
интервале температур обладают только тугоплавкие металлы мо-
либден, вольфрам. Однако эти металлы применяют только в осо-
бых случаях, так как они трудно деформируются и изготовление
с ними спаев сложной формы представляет большие трудности.
В промышленности для спаев с термостойкими стеклами и неко-
торыми керамиками применяют в основном ферромагнитные сплавы
на основе системы Fe—Ni—Со. Из них наиболее типичным и рас-
пространенным является сплав 29НК (ковар). Сплавы для спаев на
основе систем Fe—Ni и Fe—Ni—Со могут иметь ТКЛР от 4 до 10-
•10—8 град-1 при температурах ниже температуры Кюри в зависи-
мости от содержания никеля в бинарной системе Fe—Ni или от
суммарного содержания никеля и кобальта в системе Fe—Ni—Со
(рис. 317).
При температурах выше 0С ТКЛР сплавов резко возрастает.
Для получения надежного спая металла со стеклом кривые расши-
рения для них должны как можно ближе совпадать, и температура
21—-1080 .99/
перегиба кривой расширения металла (7п;^0с) должна находиться
в верхнем интервале зоны отжига стекла, т. е. в том интервале тем-
ператур, где стекло обладает пластическими свойствами, достаточ-
ными для быстрой релаксации напряжений. В противном случае
в спае при охлаждении возникают значительные временные или
£(Я1*Со),7.
Рис. 317. Зависимость температурного коэффициента линейного
расширения а и температуры точки перегиба Тп (а), а также
оптимального содержания кобальта (б) от суммарного содержа-
ния никеля и кобальта:
1 — сплавы Fe—Ni—Со; 2 — Fe—NI; 3Fe—Ni и Fe—Ni—Co
Рис. 318. Связь между a
и температурой Тп для
сплавов Fe—Ni и Fe—
Ni—Со
Рис. 319. Кривые температурной за-
висимости линейного расширения
сплавов 29НК (/), ЗОНКД (2) и сте-
кол С48-1 (3), С38-1 (4)
остаточные напряжения, которые могут привести к образовани
трещин или разрушению спая. Температуры перегиба кривых рас
ширения двойных сплавов Fe—Ni с ТКЛР ниже 7-10—6 град-1 не
достаточно высоки, чтобы обеспечить хорошую согласованност
спаев со стеклом. Эти сплавы применяют не для спаев со стеклом
322
£l/l tO‘t
Рис. 320. Кривые теплового
расширения сплава 38НКД
и стекла С72-4
Рис. 321. Кривые теплового
расширения сплавов ЗЗНК
(7) Н27К25 (2) и керамик
22ХС (3), «стеатит» (#)
Рис. 322. Зависимость механических свойств сплава 29НК
от температурь»
21*
Со ТАБЛИЦА ISO. ПРИМЕНЕНИЕ СПЛАВОВ Fe—Ni—Со С ЗАДАННЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ ТКЛР
Марка сплава Применение сплавов Марка сплава Применение сплавов
29НК зонкд 34НК Для спаев со стеклом С49-1, С49-2, С48-1, С47-1 для работы при темпе- ратурах от —70 до +400° С Для спаев со стеклом С38-1 и для отдельных видов спаев со стеклами С48-1 для работы при температурах от —70 до +400° С Для спаев со стеклами А-78, приме- няемыми в виде тонких пленок, и для керамики 22ХС 38НК 38НКД ЗЗНК Для соединений с керамикой и дета- лей приборов, работающих при тем- пературе до +300° С Для спаев со стеклом С72-4_и други- ми стеклами, имеющими а порядка 8-10-6 град"1 Для спаев с керамикой
^ИНТЕРВАЛЕ ОТ —?0^РДО^00° С*Е КОЭФФИЦИЕНТЫ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ Fe—Ni—Со
Марка сплава «Ж град \ в интервале от 20 °C до
—100 —80 —60 —40 —20 100 200 300 400 500 600 700 800 Тп, °C
38НК 4,2 4,0 3,8 3,8 3,7 2,9 2,9 3,2 5,4 7,7 9,3 105 11,2 330
ЗОНКД 5,6 5,5 5,3 5,1 5,0 4,6 4,4 4,0 4,5 6,5 8,2 9,5 10,7 390
29НК 7,6 7,5 5,4 7,4 7,1 6,3 5,9 5,2 5,0 6,4 7,7 9,0 9,8 440
ЗЗНК 8,3 8,3 8,2 8,1 7,9 8,3 8,2 7,8 7,6 7,8 9,0 10,1 10,9 480
34НК •— ——- — —. — 6,5 6,2 5,7 5,6 7,0 8,5 9,6 10,8 430
38НКД 8,4 8,4 8,4 8,4 8,5 8,6 8,1 7,9 7,8 8,8 10,1 11,5 12,0 430
27Н25К — —. — —‘ — 8,5 8,4 8,2 7,8 7,8 8,3 9,5 9,5 550
- Прим е ч а н и г. Состав сплавов приведе иных в таблице, соответ зтвует ср едиему х имическ( эму состг ву по ГОСТ 10994 —64.
а для соединения с другими неорганическими диэлектриками с по-
мощью припоев.
Более высокую температуру перегиба кривой расширения при
низких значениях ТКЛР имеют тройные сплавы Fe—Ni—Со.
В табл. 190 указано, для соединения с какими неорганическими
диэлектриками применяются сплавы Fe—Ni—Со с низким и средним
ТКЛР.
Рис. 323. Зависимость механических свойств сплава ЗЗНК
от температуры
Температурные коэффициенты линейного расширения сплавов
в интервалах температур от 20 до —100° С и от 20 до 800° С приве-
дены в табл. 191.
Температурная зависимость линейного расширения сплавов 29НК,
ЗОНКД и спаиваемых с ними стекол С48-1 и С38-1 соответственно
представлена на рис. 319, а сплава 38НКД и стекла С72-4 — на
рис. 320.
На рис. 321 эта же зависимость показана для высокоглиноземи-
стой и стеатитовой керамики и двух сплавов - ЗЗНК и «керамсил»
(27% Ni+25% Со). Как показали непосредственные испытания
спаев высокоглипоземистой керамики с этими двумя сплавами,
сплав «керамсил» не имеет преимуществ по сравнению со сплавом
Механические свойства, модуль упругости, электросопротивление
сплавов 29НК, ЗЗНК при температурах испытания от —100° С до
900° С представлены на рис. 322—326.
Пластическая деформация повышает прочностные свойства и сни-
жает пластичность этих сплавов (см. рис. 326).
325
20
Ю
a too гоо зоо мо t*c
Рис. 324. Зависимость модуля упругости сплавов
Рис. 325. Зависимость электросопротивления спла-
вов 29НК и ЗЗНК от температуры
Рис. 326. Влияние пластической деформации при холодной
прокатке на механические свойства сплава 29НК
326
Рекристаллизация деформированного сплава 29НК начинается
при температурах отжига 550—600° С, значительный рост зерен
(вторичная рекристаллизация)—при температурах 950—1000° С.
Диаграмма рекристаллизации сплава 29НК представлена на
рис. 327, зависимость механических свойств от температуры отжи-
га — на рис. 328.
Однофазный у-твердый раствор сплавов 29НК и ЗОНКД устой-
чив при температурах выше —70° С. При неблагоприятном соотно-
шении никеля и кобальта и неизбежных примесей при температуре
__70° С возможно частичное превращение у->а. Это превращение
мартенситного характера сопровождается заметным увеличением
размеров и ТКЛР, если оно происходит в значительном объеме ме-
талла. Многократные отжиги между операциями холодной пласти-
ческой деформации, если они проводятся при 1000° С и выше, а так-
же критические обжатия (10—15%), вызывающие нежелательный
рост зерна у-твердого раствора, также способствуют у-*-а-превра-
щению. Это необходимо учитывать при изготовлении деталей из
сплавов 29НК и ЗОНКД и при подготовке их к соединению со
стеклом.
Отжиг сплава с двухфазной а+у-структурой переводит его в од-
нофазное состояние с г. ц. к. решеткой. Температура обратного
а->-у-превращения 400—750° С.
В кованых и горячекатаных заготовках иногда наблюдаются
мартенситные ликвационные полосы, вытянутые вдоль направления
прокатки. После передела этого металла на ленту и проволоку
и выравнивания химического состава сплава (при многократных от-
жигах после деформации) ликвационные полосы отсутствуют. Для
того чтобы гарантировать отсутствие мартенсита в горячекатаных
прутках от 8 до НО мм, выплавку сплава проводят по особому рас-
четному составу. При этом несколько повышается ТКЛР. ТКЛР на
верхнем пределе допуска (табл. 186) также имеют сплавы 29НК,
29НКВИ, которые, согласно ГОСТ 14080—68, 14081—68, по требо-
ванию заказчика поставляются с проверкой их на отсутствие у->а
превращения до —196° С.
Структура других сплавов данной группы представляет собой
твердый раствор на основе у-фазы, устойчивый до —196° С. Отжиг
в интервале 700—1100° С практически не влияет на ТКЛР сплавов.
Режимы термической обработки, а также характер изменения
механических свойств и величины зерна других сплавов этой груп-
пы аналогичны приведенным для сплава 29НК.
Подготовка сплава 29НК. для спая со стеклом. Детали из спла-
ва 29НК после механической обработки обезжиривают в бензине,
ацетоне или четыреххлористом углероде. В некоторых случаях де-
тали подвергают химическому полированию в смеси соляной и сер-
ной кислот. Непосредственно перед спаиванием детали подвергают
отжигу при температуре 950—1050° С в течение 15—30 мин в среде
влажного водорода (точка росы С). При этом отжиге проис-
ходит дополнительное очищение поверхности от всевозможных за-
грязнений, а также снижение содержания в поверхностном слое уг-
лерода, серы, фосфора и газов, что гарантирует отсутствие пузырей
на поверхности раздела металл — стекло при последующем спаи-
s Затем детали из сплава 29НК окисляют па воздухе при 700—
SOO С в течение 10—20 мин. Кинетика окисления и зависимость
величины привеса от температуры окисления приведены на рис. 330.
327
Рис. 327. Диаграмма рекристаллизации сплава 29НК
ну 6g,кгс/мм2 S,%
Рис. 328. Зависимость механических свойств
сплава 29НК от температуры отжига
328
Рис. 329. Микроструктура сплава 29НК после отжига
(а) и охлаждения до —196° С:
а— аустенит (V-фаза); б — аустенит и мартенсит (V + а)
Образующийся на поверхности сплава окисел состоит из твердого
раствора окиси железа FejOa и Fe—Ni—Со шпинели (NiCo-Fe2O4).
Окисный слой достаточно прочно связан с основным металлом и хо-
рошо смачивается расплавленным "
отжигаться по режиму, подобран-
стеклом. Готовые спаи должны
ному для каждого данного изде-
лия в зависимости от условий
службы и формы изделия.
Рис. 330. Зависимость при-
веса сплава 29НК от темпе-
ратуры. Цифры на кри-
вых — продолжительность
окисления, мин
Рис. 331. Температурная за-
висимость напряжений в
спае 29НК со стеклом С48-1
от режима отжига спая:
1 — неотожженный спай после
изготовления; 2—после охлажде-
ния со скоростью 3 град/мпи;
3 — после отжига при 476° С, 8 ч;
4 — 440’ С, 4,5 ч; 5 — 440° С, 2,5 ч
На рис. 331 показаны кривые температурной зависимости напря-
жений в спае сплава 29НК со стеклом С48-2, предварительно охлаж-
денного после выдержки при различных температурах и выдержках.
Изменяя температуру отжига и длительность выдержки, можно
смещать кривую напряжений в ту или другую сторону для получе-
ния минимальных напряжений в области рабочих температур.
Сплавы на основе системы Fe—Ni
К этой группе относятся двойные железоникелевые сплавы
и сплавы, легированные хромом и медью: 42Н, 46Н, 52Н, 58Н, 46НХ,
48НХ, 47НЗХ, 47НХР, 47НД, 49НД.
Эти сплавы, за исключением сплавов 42Н, 46Н, 58Н, предназна-
чены для соединения с «мягкими» стеклами, имеющими а«7,5Х
ХЮ-6—11,0-Ю-6 град-1 и температуру размягчения 500—580° С.
330
Двойные сплавы Fe—Ni при окислении на воздухе при 700—900° С
образуют рыхлый, легко осыпающийся окисный слой, что затрудня-
ет процесс спаивания и снижает надежность спаев. Поэтому для
спаев со стеклом применяют преимущественно сплавы Fe—Ni, ле-
гированные хромом или медью. В табл. 192 указано для соедине-
ния, с какими диэлектриками применяют двойные и легированные
peJ-Ni сплавы и сплав 18ХТФ. Так как хром имеет большее срод-
ство к кислороду, чем железо и никель, при отжиге в окислительно-
восстановительных средах (влажный водород) происходит избира-
тельное окисление хрома, и на поверхности образуется слой окис-
лов, обогащенных хромом. Такие окислы имеют более плотное строе-
ние и хорошую адгезию к основному металлу. Благодаря этому сни-
жается вероятность переокисления, т. е. образования толстого рых-
лого слоя окисла, и повышается прочность спая.
ТАБЛИЦА 192. ПРИМЕНЕНИЕ ДВОЙНЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ
Fe—Ni СПЛАВОВ И Fe—Сг СПЛАВА 18ХТФ
Марка сплава Применение сплавов
Сплавы с низким а
42Н Для спаев с керамикой
Сплавы со средними а
46Н 46НХ 48НХ 47НХР 47НД 18ХТФ 58Н Для спаев с искусственным сапфиром Для спаев со стеклом С72-4 и С76-4 Для спаев с термометрическим стеклом 16111 Для спаев с «мягкими» стеклами С87-1, С89-2, С88-1, С90-1 Для спаев с «мягкими» стеклами, для соединений со слюдой и керамикой Для спаев со стеклами, имеющими ТКЛР не менее 8,7-10-6 град-1 Для штриховых мер с хорошим постоянством раз- меров во времени (рабочих эталонов длины и ли- неек, встраиваемых в прецизионные станки)
Преимущество сплавов, легированных хромом, по сравнению
с двойными сплавами отчетливо проявляется при содержании 6°/о Сг
(сплав 47НХР), но оно заметно и при 3% Сг (47НЗХ) и даже при
1% Сг (48НХ, 47НХ, 46НХ).
В сплавах, легированных медью, которая имеет меньшее по
сравнению с железом и никелем сродство к кислороду, при окисле-
н™ 11 а воздухе образуется подслой из закиси меди, препятствующий
Диффузии атомов кислорода и снижающей скорость окисления. Этот
эффект заметен при содержании меди не менее 5°/о.
Хром и медь повышают ТКЛР сплавов Fe—Ni. Хром понижает,
а медь незначительно повышает температуру Кюри.
331
Все сплавы имеют структуру однородного у-твердого раствора,
стабильного при температурах выше —196° С. Значения а от
—100° С до +800° С приведены в табл. 193.
На рис. 333 показана температурная зависимость линейного рас-
ширения сплавов 47НД, 47НХР, 48НХ и соответствующих им сте-
кол С87-1 и 16-Ш, а на рис. 334 — сплава 46НХ и стекол С72-4
и С76-4. Рассогласование в спаях сплава 46НХ с указанными стек-
Рис. 332. Влияние меди и хрома на температур-
ный коэффициент линейного расширения а и тем-
Рис. 333. Кривые теплового расширения спла.
bob 47НХР (Л, 47НД (2), 48НХ (3) и стекол
С87-1 (4) и 16-Ш (5)
ТАБЛИЦ'1. Ai 1ЁМ НЕ НАТУРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ДВОЙНЫХ И ЛЕГ ИРОВЛННЫХ
СПЛАВОЙ Fc—Ni В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР ОТ —100 ДО +800° С
Марка сплава «10е, град \ в интервале температур от 20 °C до, °C
—100 —80 -60 —40 —20 100 200 300 400 500 600 700 800 т п
42Н 4,9 — — — — 4,8 5,1 5,5 6,4 7,6 9,6 10,9 11,4 370
46Н 7,7 ___ — — — 7,4 7,7 7,7 7,5 8,7 10,0 10,9 11,9 420
52Н 10,7 10,7 10,5 10,5 10,5 10,4 10,5 10,6 10,7 10,7 — — — 500
46НХ 7,8 8,0 8,3 8,2 8,4 8,4 8,0 7,6 7,6 8,5 — — — 400
48НХ — — — — — 8,6 8,6 8,5 8,5 9,2 10,7 11,2 11,9 450
47НЗХ 8,8 8,8 8,7 8,7 8,5 8,1 8,2 8,0 8,3 9,6 11 ,8 12,3 13,1 390
47НХР 8,8 8,8 8,8 8,7 8,5 8,7 9,1 9,1 10,1 11,5 12,5 13,3 14,0 350
47НД 10,9 10,9 10,8 10,6 10,5 10,2 9,9 9,8 9,9 10,4 11,4 12,2 12,9 450
49НД — — — — — 10,9 10,9 11,0 11,2 11,5 12,1 12,7 14,5 500
58Н 11,4 (30° С) 11,4 (40°'С) 11,4 (50е С) 11,4 (60° С) 11,55 (70° С) 11,52 (80° С) 11,55 (90° С) 11,64 (100° С) — — — — —
Примечание. Состав сплавов, приведенных в таблице, соответствует среднему химическому составу по ГОСТ 10994—64.
лами (по величине AZ/Z) достигает максимума при 500й С т. е. при
температуре, когда стекло еще достаточно вязкое (температура
размягчения стекол 600° С) и возможна релаксация напряжений.
Сплавы применяются в отожженном состоянии.
Рис. 334. Кривые теплового расширения сплава 46НХ (/)
и стекол С76-4 (2), С72-1 (3) и кривые рассогласования
в спаях этого сплава со стеклами
Механические свойства сплавов Fe—Ni близки к свойствам спла-
ва 29НК. Зависимость механических свойств сплавов 47НД и 47НХР
от температуры представлена на рис. 335 и 336 соответственно.
Холодная пластическая деформация повышает прочностные ха-
рактеристики сплавов и снижает пластичность (рис. 337). Данные
о влиянии текстуры на механические свойства сплавов 29НК
и 47НД приведены в табл. 194.
334
Рис. 335. Механические свойства сплава 47НД
в интервале температур от —196 до 1000° С
Рис. 336. Механические свойства сплава 47НХР
в интервале от —196 до 900° С
ТАБЛИЦА 194. ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ*
ОТ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОКАТКИ В ТЕКСТУРОВАННЫХ СПЛАВАХ
29НК и 47НД
Марка сплава Направление прокатки °в- КГС/ММ2 а0,2* кгс/мм2 б, %
47,0 33,0 37,0
29НК Под углом 45° 41,0 28,0 36,0
34,0 31,0 14,0
Вдоль проката 38,0 35,0 7,5
34,0 27,0 15,0
Поперек проката 35,0 33,0 10,0
44,0 20,0 37,0
47НД Под углом 45° 33,0 15,0 38,0
36,0 15,0 18,0
Вдоль проката 39,0 16,0 21,0
37,0 15,0 21,0
Поперек проката 40,0 13,0 23,0
* В числителе приведены механические свойства сплавов после отжига при
800° С, в знаменателе —- при 1000° С.
НУ
гго
160
120
Рис. 337. Зависимость механических свойств сплава 47НД
от степени деформации
536
Рис. 338. Влияние температуры
отжига на механические свой-
ства сплава 47НД. Цифры на
кривых — продолжительность
выдержки при отжиге, мин
Рис. 339. Диаграмма рекристаллизации сплава 47НД. Время вы-
держки 60 мин
22—1080
337
Рис. 340. Зависимость привеса сплава 47НД от
температуры окисления. Цифры на кривых —про-
должительность окисления, мин
338
Рекристаллизационный отжиг сплавов проводят в интервале
Yqq_900° С и он сопровождается снижением твердости, прочности
и повышением пластичности (рис. 338). При более высоких темпе-
ратурах отжига наблюдается ускоренный рост зерна, приводящий
к неравномерной по величине зерна структуре. Диаграмма рекри-
Рис. 341. Зависимость привеса сплава 47НХР от темпера-
туры окисления. Цифры на кривых — продолжительность
окисления, мин
сталлизации типичного для этой группы сплава 47НД представлена
на рис. 339. ТКЛР сплавов практически не зависит от температуры
отжига в интервале 700—1000° С.
Обычно отжиг для повышения пластичности сплавов проводят
при 800—900° С в течение 30—60 мин в вакууме или в защитной ат-
мосфере, охлаждение — произвольное.
22* 339
Подготовка железоникелевых сплавов к спаиванию подобий
описанной для сплава 29НК. Химическое полирование сплава 47НД
Рис. 342. Зависимость
привеса сплавов 46Н (/),
46НХ (2) и 46НХ после
отжига в водороде (3)
от температуры окисле-
ния. Продолжительность
окисления 15 мин
наиболее целесообразно проводить в
соляной кислоте при 80° С в течение
10 мин, сплава 47НХР — в смеси ки-
слот CH3COOH+HNO3, (СН3СО)2О-|-
+НС1. Оптимальный режим окисле-
ния сплавов 48НХ, 47НХ, 47НХЗ
46НХ; 47НД, 49НД при 700—750° С,
15 мин на воздухе.
Сплав 47НХР хорошо окисляется
при отжиге во влажном водороде при
900—1000° С, хорошие результаты да-
ет также окисление на воздухе при
800° С в течение 15—20 мин.
Зависимость величины привеса от
температуры и длительности окисле-
ния железоникелевых сплавов приве-
дена на рис. 340—342.
В сплаве 18ХТФ гарантируется от-
сутствие фазовых превращений (ста-
бильность a-фазы) в температурном
интервале от —50 до 1200° С. Сплав
обладает высокой пластичностью, обе-
спечивающей холодную пластическую
деформацию методом выдавливания
с однократным обжатием около
50%.
Рис. 343. Кривые теплового расширения сплава
18ХТФ и стекла С90-1
340
Кривые теплового расширения сплава 18ХТФ и стекла С90-1
приведены на рис. 343.
Механические свойства сплава 18ХТФ при различных темпера-
турах приведены на рис. 344.
Рис. 344. Механические свойства сплава 18ХТФ
в интервале от —196 до 1000° С
Режим умягчающей термической обработки сплава — нагрев при
850° С в течение 30 мин, охлаждение на воздухе. Более медленное
охлаждение в интервале 400—600° С снижает пластичность сплава.
В сплаве 18ХТФ хром способствует образованию плотной окис-
ной пленки и прочного спая.
3. НЕМАГНИТНЫЕ СПЛАВЫ
С ЗАДАННЫМИ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Общая характеристика. Сплавы обладают низким и средним
1'КЛР 6—I4-10-6 град-1 от —80 до 900° С и коррозионной стой-
костью, жаростойкостью, высокими упругими, прочностными свой-
ствами, хорошей пластичностью. Сплавы парамагнитны. Сплавы со
средними ТКЛР имеют никелевую основу и легированы тугоплавки-
ми металлами — вольфрамом, молибденом, хромом, а также медью
(75НМ, 80НМВ, 70НВД, 80НМВХЗ, 76ХВГ). Сплав с низким ТКЛР
разработан на основе циркония, легированного титаном (93ЦТ).
Сплавы 56ДГНХ и 73ГНПд системы Мп—Си—Ni и Мп—Pd об-
ладают высоким ТКЛР: 18—35-10-6 град-1 в интервале темпера-
тур от 20 до 200° С, повышенной прочностью, высоким удельным
электрическим сопротивлением, хорошей пластичностью. Сплавы —
парамагнитные (табл. 195—198).
341
ТАБЛИЦА 195. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СПЛАВОВ
НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, %
Марка сплава Мо W Си Сг ТУ
75НМ 24,5— 26,0 — — —
80НМВ 9,5— 11,0 10,5— 11,5 — — ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1492—70,
70НВД 80НМВХЗ 9,5— 11,0 28,5— 30,0 10,5— 11,5 1,0—2,0 3,0— 4,0 ТУ14-1-391—72
76НХВГ — 4,0— 5,0 — 13,6— 14,6 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 381—60
Примечания: 1. В сплавах 75НМ, 80НМВ, 70НВД, 80НМВХЗ содержится
<0,02% С, <0,15% Si, <0,15% Мп, < 0,01% S, < 0,3% Fe. 2. В сплаве 76НХВГ
содержится <0,05% С; <0,1—0,3% Si; 2,6—3,4% Мп; 1,4—2,7% Fe.
ТАБЛИЦА 196. СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ 75НМ, 80НМВ, 70НВД,
80НМВХЗ
А. ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1492-70
Вид продукции Диаметр круга или сторона квадрата, мм Допускаемые откло- нения по диаметру или по стороне квадрата, мм Длина, мм, ие менее
Прутки кованые 20—38 40—50 52—60 +2,0 +3,0 +5,0 500
Проволока холод- нокатаная 3,2—5,0 1,0—3,0 0,63—0,90 0,32—0,60 0,20—0,30 —0,080 —0,060 —0,045 —0,040 —0,035 500
Б. ТУ 14-1-391—72
Вид продукции Толщина, мм Допуск по тол- щине, мм Ширина, мм Длина, мм, не меиее
Лист холоднокатаный 2,5 2,0 1,7 1,5 1,0 0,9 ±0,15 ±0,13 ±0,12 ±0,11 ±0,07 ±0,06 100—200 400
342
И подолжение табл. 196
Вид Продукции Толщина, мм Допуск по тол- щине, мм Ширина, мм Длина, мм ие меиее
— —1 Лента холоднокатаная 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 —0,07 —0,05 —0,05 —0,05 —0,04 120—200 400
0,3 0,2 0,15 0,10 0,03 —0,04 —0,02 —0,02 —0,02 —0,003 50—100 2000
Примечания: 1. Сплав 76НХВГ поставляют в виде холоднотянутой про-
волоки диаметром 3,0—5,0 мм по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 381—60. 2. Сплав 80НМВ,
помимо сорторазмеров, указанных в таблице, может быть изготовлен в виде
микронной проволоки.
ТАБЛИЦА 197. НОРМИРУЕМЫЕ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ
НА ОСНОВЕ Ni ПО ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1492—70 и ТУ14-1-391—72
Марка сплава аСр-Юв, град—1, в интервале температур от 20°С до
300 500 700 800
75НМ 11,0—11,5 11,5—12,0 12,1—12,5 12,4—12,9
80НМВ 11,7—12,2 12,2—12,7 12,6—13,1 12,8—13,3
70НВД 11,5—12,1 12,1—12,6 12,6—13,1 12,9—13,4
80НМВХЗ 11,7—12,2 12,3—12,8 12,8—13,3 13,0—13,5
Примечание. Значения а • 106, град \ не служат браковочным призна-
ком, ио обязательно контролируются и вносятся в сертификат.
ТАБЛИЦА 198. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
(ПОСЛЕ УМЯГЧАЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ)
Марка сплава V. г/см3 Е, кгс/мм2 р- (Ом-мм2)/м Х-Ю6, CGSp. Термическая обработка
75НМ — 23 500 1,29 2,0 Нагрев при 1100° С в
80НМВ 9,3 22 900 0,89 5,0 среде водорода, охлаж-
70НВД 10,6 27 700 1,00 — дение в холодильнике во-
80НМВХЗ — — 1,14 3,0 дородной печи
93ЦТ 6,5 9850* 9020 0,63 1,4 Нагрев в вакууме при 700° С, охлаждение в кон- тейнере с печью
Примечание. Магнитная восприимчивость исследована при комнатной
температуре и при температуре минус 78° С.
* Числитель — вдоль направления прокатки, знаменатель — поперек направле-
ния прокатки.
343
Назначение — для согласованных и неполностью согласованных
соединений с металлами, сплавами, керамическими материалами '
и стеклами, в том числе для спаев, работающих при повышенных
температурах, для составляющих термобиметаллов, для исходных ’’
мер длины эталонов оптико-механических дилатометров.
Основные технологические данные. Сплавы на никелевой основе
можно нагревать в вакууме и в среде водорода, подвергать горячей
и холодной пластической деформации. Нагрев для смягчающей тер-
мической обработки холоднодеформированного металла проводят
в водородных печах, охлаждение по возможности — быстрое. Свар-
ка этих сплавов возможна аргоно-дуговым способом. Обработка
резанием таких высоколегированных сплавов несколько затрудни-
тельна из-за их вязкости. Сплавы на основе циркония деформиру-
ют в основном в холодном состоянии. Нагрев сплава 93ЦТ необ-
ходимо производить в среде аргона или гелия.
Эти сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью в мор-
ской воде и в условиях тропического климата. Сплав 56ДГНХ стоек
в атмосферных условиях. f
Сплавы на никелевой основе 75НМ, 80НМВ, 70НВД и 80НМВХЗ •
имеют средний ТКЛР в пределах 10—13-10~6 град"1 в интервалах i
температур от —80 до 800° С. Эти сплавы по тепловому расшире- :
нию хорошо согласуются с никелем. Сплавы 80НМВ и 70НВД обра-
зуют вакуумпрочные согласованные спаи с высокоглиноземистой 3
керамикой. В спаях со стеклом опробован сплав 80НМВХЗ. Леги- .•
рование хромом влияет на состав окисной пленки и улучшает сцеп- J
ление металла со стеклом С82-2. В табл. 199 приведены значения ;
ТКЛР сплавов на никелевой основе и сплава 93ЦТ.
ТАБЛИЦА 199. ЗНАЧЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ СО СРЕДНИМИ
И НИЗКИМИ ТКЛР
Марка сплава а-10’, град \ в интервале температур от 20 °C до
100 200 300 400 500 600 700 800
75НМ 10,6 10,7 11,2 П,1 П,7 12,2 12,3 >:
80НМВ 11,5 11,7 11,9 12,2 12,4 12,8 13,1 13,2
70НВД П,1 11,4 11,4 11,6 11,8 12,2 12,5 12,6
80НМВХЗ 11,2 — 11,7 — 12,3 — 13,4 13,8
93ЦТ 6,4 — 6,8 — 7,0 — 7,1 6,3 !
Примечания: 1. а сплава 80НМВ от 20 до —70° С составляет 11,0 X
ХЮ— град-1. 2. а сплава 93ЦТ от 20 до 900° С составляет 6,6 • 10—6 град-
---------—--------------------------------------
Сплавы обладают низкой магнитной восприимчивостью, уровень !
которой близок к таким парамагнитным металлам, как хром, титан. J
Закалка и отпуск, а также холодная пластическая деформация ;
(72%) не влияют на удельную магнитную восприимчивость никеле-
вых сплавов, измеренную в полях до 2000 Э. Сплавы различаются
по величине удельного электрического сопротивления, у сплава :
75НМ оно примерно вдвое выше, чем у сплава 80НМВ. Л.
Упругие и механические свойства обоих сплавов характеризуют-"
ся высокими значениями. Температурная зависимость модуля упру- А
344
ТАБЛИЦА 200. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Марка сплава Обработка °В’ кгс/мм2 °0,2- кгс/мм2 б, %
80НМВ Пластическая деформация 176 166 2
Отжиг в водороде — 1050° С, 40 мин 83,0 35 32
Отжиг в водороде—1100° С, 30 мин 74 40 35
Отжиг в вакууме — 1000° С, 1 ч 90,0 42 40
80НМВХЗ Отжиг в водороде •— 1050° С, 40 мин 88 44 50
75НМ Пластическая деформация 218 212 1
Отжиг в водороде — 1050° С, 40 мин 107 53 40
Отжиг в водороде — 1100° С, 40 мин 102 46 42
70НВД Пластическая деформация 175 168 1
Отжиг в водороде—1050° С, 30 мин 88 36 50
Отжиг в водороде—1100° С, 1 ч 68 38 34
93ЦТ Отжиг в вакууме, 700° С 40 28 23
П р и м е ч а н и я: I. Измерения проводили иа п роволочны х образце 1х. Рас
четная длина образцов из никелевых сплавов и сплава 93ЦТ 100—200 мм, диа-
метр 1,0—1,6 и 0,5 мм соответственно. 2. После отжига в вакууме охлаждение
со скоростью 300—400 град/ч. 3. После отжига в водороде охлаждение в холо-
дильнике водородной печи. 4. Обжатие деформированных образцов 75%.
гости от 20 до 600° С показана на рис. 345. Сплав 80НМВ отлича-
ется пределом текучести, стабильным до высоких температур
(рис. 346) и более низким, чем у сплава 75НМ. Влияние холодной
Рис. 345. Температурная зави-
симость модуля упругости спла-
вов 75НМ и 80МВ
Рис. 346. Температурная
зависимость въ и ог
сплава 80НМВ
34&
пластической деформации и термической обработки на механиче-
ские свойства проволоки из сплавов 75НМ, 80НМВ, 70НВД
и 80НМВХЗ приведены в табл. 200.
Коррозионная стойкость умягченных образцов сплавов в 3%-ном
растворе NaCl (морская вода) продолжительностью 2400 ч состав-
ляет, г/(м2-ч):
75НМ......................0,0016
80НМВ......................о,оон
70НВД.................... 0,0023
93 ЦТ.................... 0,0002
Сплав 76НХВГ (пирос)
Сплав 76НХВГ является жаростойким материалом до 1000° С.
В процессе первого нагрева поверхность сплава покрывается защит-
ной окисной пленкой, толщина которой незначительно увеличивается
при последующих многократных нагревах.
Химический состав сплава, технология его передела, включаю-
щая гомогенизацию и термическую обработку готовых образцов
(эталонов), обеспечивают стабильность ТКЛР и длины размеров
образцов в ходе повторных нагревов.
В табл. 201 приведены значения ТКЛР сплава 76НХВГ, относя-
щиеся к первому нагреву образца непосредственно после отжига
и после 15-кратного последующего нагрева. Определение ТКЛР
выполнено на интерференционных дилатометрах со средней скоростью
нагрева 0,48 град/мин. Средняя квадратичная погрешность резуль-
тата определения ТКЛР в стоградусном интервале от 20 до 300° С
составляет 6-Ю-8 град-1 и 8-Ю-8 град-1 в интервале 300—800°С.
Длина образцов 50 мм после каждого нагрева сохраняла постоянст-
во в пределах 0,05 мкм.
ТАБЛИЦА 201. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВА 76НХВГ
ПОСЛЕ МНОГОКРАТНЫХ НАГРЕВОВ
Порядковый номер нагрева а-10е, град 1, в интервалах температур от 20° С до, °C
100 200 300 400 500 600 700 800
1 13,4 13,8 14,3 14,6 14,9 15,5 16,0 16,4
16 13,5 13,8 14,2 14,6 14,9 15,5 15,9 16,4
Примечание. Режим отжига: нагрев в вакууме до 1050—1100° С, вы-
держка 30 мии, охлаждение со скоростью 50 град/ч до 200° С.
Сплав 93ЦТ
Сплав на основе циркония — 93ЦТ характеризуется низким ТКЛР
и может быть использован для вакуумных спаев с высокоглинозе-
мистой керамикой. ТКЛР сплава 93ЦТ почти линейного зависит от
температуры и не превышает 6,6-10~6 град-1 для интервала темпе-
ратур 20—900° С. Сплав можно выпускать в виде холоднокатаной
346
ленты толщиной 0,3—0,5 мм, шириной 70 мм и холоднотянутой про-
волоки диаметром 0,7—1,0 мм. Из сплава 93ЦТ были изготовлены
вакуумплотные термостойкие спаи с высокоглиноземистой керами-
кой посредством высокотемпературных припоев. На рис. 347 пока-
зана зависимость ТКЛР немагнитных сплавов на никелевой основе,
Рис. 347. Температурная зависимость а раз-
личных материалов:
1 — Си; 2 — 80НМВД; 3— 80НМВ; 4 — 70НВД; 5—кера-
мика форстерит; 6—керамика 22ХС; 7 — сплав на ос-
нове циркония — 93ЦТ
сплава 93ЦТ, высокоглиноземистой керамики и меди. Медь, исполь-
зуемая часто для неполностью согласованных соединений с кера-
микой посредством припоев, имеет значительно более высокий
ТКЛР, чем немагнитные сплавы, и легче окисляется в климатиче-
ских условиях.
Сплавы 56ДГНХ, 73ГНПд с высоким ТКЛР
Немагнитный сплав 56ДГНХ имеет высокий температурный ко-
эффициент линейного расширения и отличается в термически обра-
ботанном состоянии высокими прочностными свойствами.
Сплав 56ДГНХ предназначен для изготовления деталей, тепло-
вое расширение которых должно быть согласовано с расширением
947
ряда материалов с высоким ТКЛР. Сплав 56ДГНХ выпускают в ви-
де термически обработанных кованых прутков диаметром не более
55 мм.
Режим термической обработки прутков диаметром 25 и 55 мм
состоит из двух операций:
Рис. 348. Зависимость предела прочности
сплава 56ДГНХ от времени выдержки при ;
475° С (предварительный нагрев 750° С,
30 мин) •
1) нагрев в электрической печи до температуры 750±10°С, вы-Р
держка при данной температуре 30 мин, охлаждение на воздухе;
2) загрузка прутков в холодную печь, нагрев до температур
425±10°С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе.
При второй операции происходит упрочнение сплава. Степей '
упрочнения зависит от времени выдержки при 425° С (рис. 348).
Сплав отличается достаточной прочностью и высокой пластич,
ностью при горячей и холодной деформациях. Сплав 56ДГНХ может
быть изготовлен и в другом сортаменте, включая холоднотянуту
проволоку до диаметра 0,2 мм и холоднокатаную ленту толщино
до 0,2 мм. Сплав хорошо обрабатывается резанием. Г
Химический состав сплава 56ДГНХ, технология его производств
ва и термическая обработка обеспечивают в состоянии поставки еле;
дующий уровень свойств: Д
1) температурный коэффициент линейного расширения сплав
в интервале температур от —60 до 200° С в пределах 17,5—18,5
ХЮ-6 град-1;
2) механические свойства: <jn/5=100 кгс/мм2; ст0 2/5= 80 кгс/мм2
0/5=67). л'
После нагрева при 750° С, 30 мин и охлаждения на воздухе сил ‘
56ДГНХ имеет:
0 , кгс/мм2.................... 69
2’ кгс/мм2.................. 36
б,’ %.......................... 46
После упрочнения при 425° С в течение 2 ч:
<?в , кгс/мм2................ 105
<Г() 2, кгс/мм2.............. 85
»,Ч.......................... 10
йн , кгс-м/мм2................ 5
Е, кгс/мм2 ................. 15000
348
Коррозионная стойкость сплава 56ДГНХ определена в 3%-ном
растворе хлористого натрия (в условиях более жестких, чем атмо-
сферные) при переменном погружении в раствор (время нахожде-
ния 8 ч) и выдержке на воздухе (16 ч). После испытаний длитель-
ностью 450 ч на образцах не было обнаружено следов коррозии.
Сплав 73ГНПд
Сплав системы Мп—Pd обладает более высоким ТКЛР (а =
= 35—40-10~6 град-1 в интервале 20—-200° С), чем все известные
сплавы, в том числе сплав 75ГНД (а2о-гоо«25—27-1О-6 град-1).
Этот сплав опробован в качестве активной составляющей термоби-
металлов. Получено увеличение коэффициента чувствительности
термобиметаллов на 8—10 единиц по сравнению с ТБМ, содержа-
щем в качестве активной составляющей сплав 75ГНД.
Все операции нагрева при переделе металла и термической об-
работке необходимо проводить в среде инертного газа (аргона или
гелия). Промежуточная и конечная термическая обработка прово-
дится при 900° С с выдержкой 20—60 мин в зависимости от толщи-
ны и диаметра полуфабрикатов.
Значения ТКЛР сплава 73ГНПд после отжига при 900° С в инерт-
ной среде:
Интервал температур, °C а-10», 1/°С Интервал температур, °C а-Ю«, 1/°С
20—100 33,3 20—400 37,2
20—200 36,3 20—500 37,7
20—300 37,2 20—600 36,8
Физические свойства сплава 73ГНПд, закаленного с 900° С, сле-
дующие:
Р, Ом-мм2)/м . . 2,12 0В, кгс/мм2 . . . 72,5
V, г/см3 7,3 6 0/0 92 5
Ё, кгс/мм2 .... 10700 %-10» ед. CGS Ц . . 13,5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Белов К. П. Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнети-
ках, М„ ГИТТЛ, 1957. 280 с. с ил.
Большаков Ю. В., Захаров А. И., Позвонков Ф. М. и др —
МиТОМ, 1971. № 3, с. 57 с ил.
Бурлаков М. И., Королев М. П. - МиТОМ, 1954, №8, с 39—41:
Бурлаков М. И., Володьков М. Т., Ермолаев Б. И —
'•1иТОМ, 1970, № 9, с. 38—43 с ил.
В о л А. Е. Строение и свойства двойных металлических систем. Т 2. М„
Физматгиз, 1962, 989 с. с ил.
Бахаров А. И., Федотов Л. Н. — ФММ, 1967, т. 23, с. 459—460 с ил.
Захаров А. И., Федотов Л. Н., Фридман В. Г. и др. — МиТОМ,
1971, № 4, с. 60-61 с ил.
о II Д о р с к и й Е. И., Седов В. Л. — ЖЭТФ, 1960, т. 38, с. 773—779 с ил.
Бор дор скин Е. И.-ЖЭТФ, 1959, т. 37, с. 1819-1820 с ил.
‘io Симов М. Л. Спаи металла со стеклом. М., «Энергия», 1968, 280 с.
с ил.
- ^лловедение и термообработка в приборостроении. Сборник докладов семн-
м "ара- М-’ ИзД- МДНТП, 1968. 251 с. с Ил.
*ОдЬ1 измерения теплового расширения стекол и спаиваемых с ними метал-
лов (Труды первого Всесоюзного симпозиума по дилатометрии). Л., «Нау-
ка», 1967. 199 с. с ил.
еР н а к И. И. Авт. свид. № 282663. — «Бюл. изобр. и тов. знаков»,
1970, № 30, с. 112.
позиционные сплавы. М„ «Металлургия», 1956 (ЦНИИЧМ. Сб. № 15).
349
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1959 (ЦНИИЧМ. Сб. № 22).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1971 (ЦНИИЧМ. Сб. № 78).
Прецизионные сплавы. М.» «Металлургия», 1968 (ЦНИИЧМ. Сб. № 64).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1969 (ЦНИИЧМ. Сб. № 71).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1968 (ЦНИИЧМ. Сб. Ха 64).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1967 (ЦНИИЧМ. Сб. № 51).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1962 (ЦНИИЧМ. Сб. № 25).
Сборник научных работ (ЦНИИЧМ), вып. 69. М., «Металлургия», 1969. 279 с.
с ил.
Соловьева Н. А., Герасименко А. А., Перепелкина А. М. —
МиТОМ, 1970, № 8, с. 55—57 с ил.
Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. Справочник.
М., «Энергия», 1967. 240 с. с ил.
Эспе В. — В кн.: Технология электровакуумных материалов, т. 1. М. — Л.,
Госэнергоиздат, 1962, с. 239—254 с. с ил.
Прецизионные сплавы с особыми свойствами теплового расширения и упруго-
сти. М., «Стандарты», 1972. 152 с. с ил.
BandoY. I. Phys. Soc. Japan, 1964, v. 19, p. 237—242.
Cochrane R. W., Graham G. M. Canad. J. Phys., 1970, v. 48, p. 267—269.
Chevenard P. «Traveauxet Memoires du Bureaux International de3 Poids
et Mesures», Paris, 1927, v. 17, p. 83—110.
Espe W. — «Fein Werktechnik», 1953, № 10, S. 57—61.
Hunter M. A. — «Metals Handbook», 1961, Xs I, p. 816—818.
Jessen K-, Kussman A. I. —«Phys. Soc. Japan», 1962, v. 17, B-I,
p. 136—140.
Kaufmann L., Cohen M. — «Trans. А1МЕ», 1956, v. 206, p. 1393—1399.
Kussman A. I. — «Phys»., 1938, v. 38, p. 41—43.
Owen E. A., Sully A. H. — «Phil. Mag.», 1941, v. 31, p. 315—317.
R e e d R. R., S c h r a m m R. E. — «J. Appl. phys.», 1969, v. 40, p. 3453—3461.
Глава V
СПЛАВЫ с высокими
свойствами упругости
Сплавы с высокими свойствами упругости (их часто называют
пружинными) наряду с высоким сопротивлением малым пластиче-
ским деформациям и релаксационной стойкостью в условиях стати-
ческого и циклического нагружения должны обладать еще каким-
либо одним или несколькими специфическими свойствами: высоким
или, наоборот, очень малым модулем упругости, низким темпера-
турным коэффициентом модуля упругости, малым упругим гисте-
резисом и упругим последействием, высокой усталостной прочностью,
коррозионной стойкостью, немагнитностью, электропроводностью,
износостойкостью и др.
Очень важно, чтобы пружинные материалы сохраняли длительное
время оптимальные значения характеристик упругости при задан-
ных условиях — нормальной, повышенных или криогенных темпера-
турах, что определяет точность и надежность работы приборов с уп-
ругими элементами. Кроме того, они должны обладать технологи-
ческой пластичностью для получения упругих элементов заданной
конфигурации и свариваться.
По способу упрочнения и физико-механическим свойствам пру-
жинные сплавы можно разделить на три основные группы:
1. Аустенитные дисперсионно твердеющие коррозионностойкие
сплавы.
2. Аустенитные деформационно твердеющие коррозионностойкие
немагнитные сплавы.
3. Сплавы с низким и постоянным коэффициентом модуля упру-
гости (элинвары).
К первой группе относятся сплавы на основе систем Fe—Ni—Сг,
Ni—Сг, Ni—Сг—Nb, Ni—Со—Сг, Nb— Ti, упрочняемые в результате
закалки и старения или после закалки, холодной пластической де-
формации и старения.
Сплавы второй группы на основе системы Со—Ni—Сг упрочня-
ются только после закалки с последующей холодной деформацией
с высокими обжатиями и старения.
Третью группу сплавов составляют элинварные сплавы на осно-
ве Fe~Ni—Со и Fe—Ni—Сг. В эту группу включен также камер-
тонный биметалл.
1. ДИСПЕРСИОННО ТВЕРДЕЮЩИЕ СПЛАВЫ
Общая характеристика. Сплавы этой группы обладают высокими
Упругими свойствами, сохраняющимися при повышенных темпера-
турах (до 250—550° С), малыми упругими несовершенствами (гисте-
резис, упругое последействие), прямолинейным изменением модуля
Упругости в интервале температур 20—600° С, немагнитностью, кор-
розионной стойкостью в различных агрессивных средах и в усло-
виях морского и тропического климата.
351
Они упрочняются после закалки и старения или после закалки,
холодной пластической деформации и старения. Для этих сплавов
характерна высокая пластичность после закалки, что позволяет из-
готавливать из них упругие элементы весьма сложной формы.
Химический состав и сортамент сплавов приведены в табл. 202,
203.
Нормируемые механические свойства сплавов приведены <
в табл. 204.
Физико-механические свойства сплавов приведены в табл. 205.
Назначение — упругие чувствительные элементы — мембраны,
сильфоны, трубки Бурдона, анероидные коробки, витые, цилиндри-
ческие и плоские пружины, пружины контактов (токоведущие спла-
вы), сетки и рамы кинескопов цветного телевидения, упругие дета-
ли электровакуумных приборов, немагнитные метизные изделия, под-
шипники, иглы для шприцев.
Основные технологические данные. Сплавы можно подвергать
обработке давлением и резке, а также прокатке до микронных тол-
щин. Для улучшения технологических свойств сплавов при холод-
ной деформации и механической обработке следует производить
предварительную закалку (950—1250° С) в воде. Термическую обра-
ботку изделий рекомендуется проводить в вакууме или защитной
атмосфере. Сплавы хорошо поддаются сварке и пайке. Травление
заготовок, ленты, проволоки осуществляют в кислотных и щелоч-
ных ваннах. Для повышения чистоты поверхности изделие после
Рис. 349. Механические
свойства сплавов при раз-
личных температурах старе-
ния (выдержка 4 ч):
1 — 35НХТЮ; 2 — 36НХТЮМ5;
3 — 36НХТЮМ8
упрочнения и термофиксации под-
вергают электрополировке.
Сплавы на основе системы 5
Fe—Ni—Сг
Сплавы 36НХТЮ (ЭИ702), ч
збнхтюмб (ЭП51), Збнхтюм8:
(ЭП52). Кривые упрочнения пред-'}
варительно закаленных по опта- *
мальному режиму сплавов в зави-
симости от температуры старения?
приведены на рис. 349. Прочность»
и твердость сплавов зависят от';
температуры предварительной за-?
калки (рис. 350). Низкотемпера- ‘
турная закалка дает более высо-;
кие значения пределов прочности,,
упругости и твердости при послед
дующем старении. Оптимальная;
температура закалки для сплава,’
36НХТЮ 900 — 950° С; для
36НХТЮМ5 и 36НХТЮМ8 980—:
1050°С.
Термомеханическая обработка;
(закалка + деформация + от-
пуск) повышает упругие и проч-,
костные свойства сплавов. ЧеМ
выше степень предварительной Де-
формации, тем выше уровень проч-
ности после старения.
352
23—1080
ТАБЛИЦА 202. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДИСПЕРСИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ,
Марка сплава с Si Мп Fe Ni Cr Мо Ti Al Nb Co S P ГОСТ или ТУ
36НХТЮ (ЭИ702) <0,05 0,3— 0,7 0,8— 1,2 Оси. 35—37 11,5— 13,0 — 2,7— 3,2 0,9— 1,2 — — <0,02 <0,02 ГОСТ 10994—64
36НХТЮМЕ (ЭП51) <0,05 0,3— 0,7 0,8— 1,2 Осн. 35—37 12,5— 13,5 4—6 2,7— 3,2 1—1,3 — — <0,02 <0,02 ГОСТ 10994—64
36НХТЮМ8 (ЭП52) <0,05 <0,5 0,8— 1,2 Осн. 35—37 11,5— 13 7-9 2,7— 3,2 0,9— 1,2 — — <0,02 <0,02 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 741-62
75НХТЮБ <0,06 <0,6 <0,5 <8,0 Осн. 14—16 — 2,3— 3,0 0,7— 1,2 0,8— 1,2 — <0,02 <0,02 —
70НХБМЮ <0,06 <0,3 0,2— 0,7 — Оси. 14—16 2,5— 3,5 0,7— 1,3 8,0— 9,0 — <0,02 <0,02 ТУ 14-222-26—73
67КН5Б <0,05 0,1— 0,3 0,1— 0,3 — 27—29 — __ 0,03 — 4,8- 5,2 Осн. — ВО, 003 ТУ 14-1-356—72 (лента) 4МТУ/ЦНИИЧМ 1518—71 (проволока)
55БТЮ — •—• — — — — — 37—40 5,0— 6,0 53—56 — <0,02 <0,02 —
40ХНЮ <0,03 <0,1 <0,1 <0,6 Осн. 39-41 — — 3,3— 3,8 — — <0,01 <0,01 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1495-70
ТАБЛИЦА 203. СОРТАМЕНТ ДИСПЕРСИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ
Марка сплава Вид продукции Предельные размеры, мм ГОСТ или ТУ
толщина или диаметр ширина длина
1 2 3 4 5 ГД6
36НХТЮ Прутки кованые и горя- чекатаные 8—120 8—120 — 500—6000 >500 ГОСТ 14119—69 ЧМТУ 1—97—67
Прутки шлифование 5,0—7,0 — >2200 ЧМТУ 1—180—67
Проволока холоднотяну- тая 0,3—5,0 — В бунтах или на катуш- ках ГОСТ 14118—69
Заготовка трубная 150—170 — Кратная 450—500 ЧМТУ 1—133—67
Лента холоднокатаная 0,1—2,0 20—400 В рулонах или отрезках 1000—6000 ГОСТ 14117—69
Лента холоднокатаная 0,12—2,0 400 >400 ЧМТУ 1-567—68
36НХТЮМ5 Прутки кованые и горя- чекатаные 8—120 — 500—6000 ГОСТ 14119—69
Проволока холоднотяну- тая 0,3—5,0 — В бунтах; на катушках ГОСТ 14118—69
Лента холоднокатаная 0,1—2,0 20—400 В рулонах или отрезках 1000—6000 ГОСТ 14117—69
36НХТЮМ8 Прутки горячекатаные 8—55 — 2000—2300 ЧМТУ 1-493-68
Проволока холоднотяну- тая 0,5—5,0 — Не оговаривается ЧМТУ/ЦНИИЧМ 741—62
Дента холоднокатаная 0,1—2,0 130—250 То же ЧМТУ/ЦНИИЧМ
741—62
7511ХТЮБ (ЭП601) 70НХБМЮ j Ленч а холоднокатаная I Листы холоднокатаные Проволока холоднотяну- тая
40НКХТЮМ Лента холоднокатаная Прутки кованые
47ХНМ Лента холоднокатаная Лента холоднокатаная
40ХНЮ-ВИ Прутки кованые и горя- чекатаные Проволока холоднотяну- тая Проволока холоднотяну- тая Прутки кованые и горя- чекатаные
67КН5Б Лента холоднокатаная Проволока холоднотяну- тая
55БТЮ Лист холоднокатаный Прутки кованые и горя- чекатаные
Кратная 50 Кратная 100 ^=1600 По материалам исследо- вания ТУ 14-222-26—73
200 Кратная 450—500 ВТУ 187—62
— > 500 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1502—70
400 В рулонах ЧМТУ 1-367—68
100—200 В сварных рулонах ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1289—65
— 500 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1485—69
— Не оговаривается ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1483—69
— Масса бунта не менее 50г ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1495—70
— — ТУ/А-7845 № 285-71
60—80 Не оговаривается ТУ 14-1-356—72
— — ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1518—71
90—120 Не оговаривается По материалам исследо-
вания
— То же То же
ТАБЛИЦА 204. НОРМИРУЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ
В УПРОЧНЕННОМ СОСТОЯНИИ
Марка Сплава Вид полуфабриката Режим термической обработки кгс/мм2 °0,2 кгс/мм2 в. % аи» кгс-м/см8 HRC ГОСТ, ТУ
не меиее
1 2 3 4 5 6 7 8 9
36НХТЮ* Прутки диамет- ром: 8—30 мм Закалка с 920—950° С, 115 охлаждение в воде, 30—60 мм дисперсионное твер- 105 >60 мм дение при 650—670° С, 90 выдержка 2 ч Проволока диа- метром: 0,3—2,0 мм Дисперсионное твер- 145 >2,0 мм дение при 660±Ю°С, 135 выдержка 2—4 ч Лента толщиной Закалка с 920—950° С 115—120 0,1—2,0 мм в воде, дисперсионное твердение при 650— 680° С, выдержка 2— 4 ч 36НХТЮМ5 Проволока диа- (ЭП51) метром: 0,3—2,0 мм Дисперсионное твер- 160 >2,0 мм дение при 700±10°С, 150 выдержка 2—4 ч Лента толщиной Закалка с 975±10°С 125—130 0,1—2,0 мм в воде, дисперсионное твердение при 700— 750° С, выдержка 2— 4 ч 36НХТЮМ8 Лента толщиной Закалка с 1000° С, 140 (ЭП52) 0,1—2,0 мм старение при 750° С, выдержка, 4 ч 75 14 4 — ГОСТ 14119-69 65 14 5 — — 50 14 6 — — — 5 — — ГОСТ 14118—69 — 5 — — — 80 (для 20—36 5—6 35 ГОСТ 14117—69 толщин 1,0—2,0 мм) — — — — ГОСТ 14118—69 95 (для 4—5 — 38 (для ГОСТ 14117—69 толщин — толщин 1,0—2,0 мм) 1,0—2,0 мм) ПО 5 — 43 ЧЖУ/ЦНИИЧМ 741—62
40НКХТЮМ Лента толщиной Закалка с 1050—> 140 110 6 43 ВТУ 187—62
47ХНМ 0,2—2,0 мм Лента толщиной: 1080° С, старение при 775—800° С, выдержка 4—6 ч «12
(ЭП 530) 1,0; 1,5 мм Закалка с 1250° С, от- пуск при 700—750° С 128 100 — 39 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1265—69
40ХНЮ-ВИ (ЭП 793) 0,2—0,5 мм Прутки диамет- ром: 5 ч 120 95 <18 — — ТУ 14-1-449—72
10—100 мм Закалка с 1150° С, от- пуск при 750—775° С, Закалка с 1150° С, отпуск при 500— 550° С 5 ч 160 150 6 — 45 ТУ/А-7845 № 285-71
12—50 мм Проволока диа- метром: 57 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1485—69
1,5—5,0 мм 0,5 мм Отпуск при 500—550° С 5 ч - 57 HV800 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1488—69 ТУ 14-222-28—73
67КН5Б»« Лента толщиной 0,15 мм Отпуск при 650° С 1 ч — — — — ТУ 14-1-356-72
* Для прутков диаметром 16 мм и более ан определяется по требованию потребителя. ** Сплав должен иметь р=0,28—
0,34 (Ом’мм)2/м и падение напряжения при релаксации не более 12% (начальное напряжение 30 кгс/мм2, температура испытания
400° С, время испытания 50 ч).
ТАБЛИЦА 205. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ
Марка сплава Режим термической обработки °в, кгс/мм2 а0,2, кгс/мм2 gWW/0JM ‘900‘0fl o'- «О CQ И £-10-2, кгс/мм3 „ии/эля ‘с-01-D Эо/1 ‘«01-й Эо/1 ‘»01'и Р, (Омх Хмм3)/м Х-10", ед. CGSp.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
36НХТЮ (ЭИ702) Закалка с 950° С 60—70 30—35 34—36 150—160
Закалка с 950° С+стареине при 675° С 4 ч 115— 125 80— 100 60—70 14—18 330—350 18—20 7,9 200— 250 12—14 0,9— 1,0 80—130
Продолжение табл. 205
Со 1 2 3 * 4 5
36НХТЮМ5 (ЭП51) Закалка с 980—1000° С 85—90 50—60
Закалка с 1000—1050е С+ста- рение при 750° С 4 ч 125— 140 90— 110 70—80
36НХТЮМ8 Закалка с 980—1000° С 90—95 60—65 ——
Закалка с 1000—1050° С+ста- рение при 750° С 4 ч 140— 150 ПО- 115 80—90
75НХТЮБ Закалка с 1000—1050° С 78—90 30—45 —
Закалка с 1000° С+старение при 750° С 4 ч 120— 135 85— 100 63
70НХБМЮ Закалка с 1150° С <95 <55 —
Закалка с 1150° С+старение 135— 120— 100—
при 750° С 5 ч 160 140 120
40НКХТЮМ Закалка с 1050—1080° С 95— 100 80—90 —
Закалка с 1050—1080° С+ста- рение при 775—800° С 4 ч 140— 150 ИО- 125 100
47ХНМ Закалка с 1250° С 85— 100 — —
Закалка с 1250° С+старение 135— 125— 115-
при 700—725° С 5 ч 145 135 120
40ХНЮ-ВИ Закалка с 1150° С 80—90 60 —
Закалка с 1150° С+старение при 600—650° С 5 ч 200— 240 170 -
Закалка с 1200° С+деформа- ция>70%+старение при 500— 550° С 5 ч — —
55БТЮ Нормализация 1000° С 60—68 51—64
Нормализация 1000° С+старе- ние при 650° С 8—10 ч 108 105 90—95
67КН5Б Закалка с 1000° С 75 — —
Закалка с 1000° С+холодная деформация 35—40% +старе- ние при 650° С 1 ч (лента) 148— 151 138— 140 90
Закалка с 1000° С+холодная деформация 40%+старение при 650° С 1 ч (проволока) 190— 200 — —
6 7 8 9 10 11 12 13
25—30 200—215 _ ..
8—10 400—420 20—21 8,0 200— 250 12—14 1,0— 1,1 80—130
20—25 215—230 —
6—7 440—450 20—21 8,0 200— 250 12—14 1,0— 1,25 80—130
40—55 HRB 78 __
23—30 HRC 34 21,8 7,7 — 16,5 — 8,5
>35 HRB 96
8—17 HRC 44—46 21—22 — 200— 300 13,5 1,4 —
25—35 230—250 — — — — — —
6—8 430—460 21—22 — — 14—16 1,0— 1,1 50—80
30—40 <240 — — — — 8,5
5—10 400—430 22—23 — — 11—12 0,6- 0,7 3—4
30—50 HRB 80—100 — — — — — 3—4
— НЯО57 22—23 — — 11—12 0,65— 0,8 —
— HRC 64—67 — — — — — -
25—28 297—310 .
2,5 430—450 10—11 70—80 8,7 0,9— 1,1 2,5- 3,0
>40 HRC 18 —. — -
2,5—5 HRC 50 19—20 — 250— 300 13,4 0,28— 0,34 —
2,5—3 — — — — — — —
Степень деформации,%
359
170
п
Степень деформации, %
Рис. 352. Диаграммы рекристаллизации сплавов ЭИ702 (а)
и ЭП52 (б)
6г>кгс/ммг
S 10 15 20
Продолжительность испытания, и
Рис. 353. Механические
свойства (а) сплавов
36НХТЮ (/);
36НХТЮМ5 (2) и
36НХТЮМ8 (3) при раз-
личных температурах
испытаний и их релакса-
ционная стойкость при
500°С (б)
360
На рис. 351 дано изменение предела прочности сплава 36НХТЮМ5
в зависимости от степени деформации, температуры отпуска и тол-
щины листа.
Рис. 354. Зависимость предела упругости и механического гистерезиса
Для всех сплавов этой группы характер изменения прочности
аналогичен. На рис. 352 приведены диаграммы рекристаллизации
сплавов 36НХТЮ и 36НХТЮМ8.
При производстве витых проволочных и ленточных пружин до-
пускаемая степень холодной деформации 50—70%; для теплостой-
ких пружин 30—35%. Прочностные и релаксационные характеристи-
ки сплавов 36НХТЮ, 36НХТЮМ5 и 36НХТЮМ8 при повышенных
температурах даны на рис. 353.
361
На рис. 354 приведена температурная зависимость механическо-
го гистерезиса и предела упругости сплавов в интервале температур
от —196 до +500° С. Значения модуля нормальной упругости и мо-
дуля сдвига сплавов при различных температурах приведены
в табл. 206, а свойства сплавов при температурах деформации — на
рис. 355.
ТАБЛИЦА 206. ЗНАЧЕНИЕ МОДУЛЯ НОРМАЛЬНОЙ УПРУГОСТИ
Е (ЧИСЛИТЕЛЬ) И МОДУЛЯ СДВИГА G (ЗНАМЕНАТЕЛЬ)
ДИСПЕРСИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ, кгс/мм2
Марка сплава Е и G при температуре, °C
24 200 300 400 500 550 600
36НХТЮ (ЭИ702) 20 200 19 400 18 500 17 900 17 000 — —
7900 7840 — 6800 6550 — 6530
36НХТЮМ5 (ЭП51) 21 100 20 000 19 400 18 400 — 17 600 —
8130 7880 7580 7230 — 6780 —
36НХТЮМ8 (ЭП52) 21 150 20 400 19 500 18 600 — 17 500 —
8150 7900 7600 7250 — 6700
Структура сплавов 36НХТЮ и 36НХТЮМ5 в закаленном со-
стоянии представляет однофазный у-раствор. В сплаве 36НХТЮМ8
сохраняются избыточные включения железомолибденовой фазы. При
старении из у-твердого раствора выпадает дисперсная у'-фаза.
В сплавах 36НХТЮМ5 и 36НХТЮМ8 имеется фаза типа Лавеса
FejMo.
Сплав 36НХТЮ рекомендуется для упругих чувствительных эле-
ментов, применяемых до температуры 250° С, 36НХТЮМ5 — до
350° С, 36НХТЮМ8 — до 400° С.
Сплавы на основе системы Ni—Сг
Сплав 75НХТЮБ (ЭП601). Уровень прочности и предела уп-
ругости этого сплава несколько ниже, чем у других теплостойких
пружиных сплавов на основе систем Fe—Ni—Сг и Ni—Сг
(см. табл. 205), однако сплав отличается высокой стабильностью
предела текучести при повышенных температурах (до 700° С) и об-
ладает достаточно высокой релаксационной стойкостью при 500° С
(рис. 356, 357).
Сплав упрочняется в процессе старения при выделении у'-фазы
типа Ni3(Ti, Al). Его можно применять в упругих элементах элек-
тровакуумных приборов (например, для рам фокусирующих сеток
цветных кинескопов), работающих в условиях нагрева при невы-
соких нагрузках (до 40 кгс/мм2), и для пружин, работающих дли-
тельно при температурах до 500° С и кратковременно до 700° С,
362
Сплав 70НХБМЮ. Обладает высокими прочностными и упру-
гими свойствами, теплостойкостью и коррозионной стойкостью
в окислительных средах на основе концентрированной азотной кис-
лоты. Упрочнение сплава происходит при, выделении дисперсной
у'-фазы типа Ni3Nb, когерентно связанной с матрицей.
Рис. 356. Температурная зависимость механических
свойств сплава 75НХТЮБ
1 — закалка с 1000° С в воде + старение 750° С, 4 ч; 2 — холодная
деформация 50%+старение 650° С, 2 ч
Механические и упругие свойства сплава при положительных
и отрицательных температурах показаны на рис. 358. Релаксацион-
ные кривые приведены на рис. 359.
Сплав обладает высокой релаксационной стойкостью при 500
и 550 С, и поэтому до этих температур его можно использовать
363
Рис. 358. Механические и упругие свойства сплава
70НХБМЮ при различных температурах (предварительная
обработка: закалка с 1150° С в воде+старение 750° С, 5 ч)
£Ю3, кгс/мм1
Рис. 359. Релаксация напряжений в сплаве 70НХБЮМ
при различных температурах (ленточные образцы после
обработки: закалка с 1150° С+старение 750° С, 5 ч)
364
в качестве упругих чувствительных элементов приборов. При болеё
высоких температурах (600—650° С) сплав применяют для силовых
упругих элементов (тарельчатых и других пружин). Предельная
температура службы сплава 70НХБМЮ для витых цилиндрических
Рис. 360. Механические и упругие свойства ленты
сплава 70НХБМЮ в зависимости от степени холод-
ной пластической деформации. Обработка: холодная
деформация (штриховые линии), холодная деформа-
ция-|-старение 700° С, 3—5 ч (сплошные линии)
Холодная пластическая деформация, предшествующая старению,
значительно повышает прочностные и упругие свойства сплава
(рис. 360). Однако при этом снижается его пластичность, что затруд-
няет изготовление упругих элементов сложного профиля. Кроме то-
го, при больших степенях обжатия (^50%) снижается релаксаци-
онная стойкость сплава при температурах 550° С и выше. Поэтому
Для изготовления теплостойких упругих элементов рекомендуется
применять листы и проволоку с умеренными обжатиями (20—30%)
при холодной деформации.
365
Рис. 361. Механические свойства
сплава 40НКХТЮМ в зависимо-
сти от температуры старения. Тем-
пература закалки °C:
1 — 1000; 2 — 1050; 3~ 1100
холоднодеформированного
(сплошные линии) сплава
40НКХТЮМ от температу-
ры закалки
j
Скорость коррозии в средах на основе концентрированной азот-
ной "кислоты при 25—50° С составляет 0,0002—0,0074 мм/год. Изго-
товление упругих элементов из сплава 70НХБМЮ осуществляется
по технологии, принятой для сплавов на основе системы Fe—Ni-—Сг
(типа 36НХТЮ).
Рис. 364. Изменение модуля
упругости сплава 40НКХТЮМ
от температуры испытания (за-
калка 1050° С+старение 800° С)
Рис. 365. Коэффициент линейного
расширения сплава 40НКХТЮМ в
различных интервалах температур
(закалка 1050° С+старение 800° С)
Рис; 366. Влияние термомеханиче-
ской обработки на механические
свойства сплава 40НКХТЮМ.
Цифры у кривых — степень обжа-
тия перед старением, %
Рис. 367. Механические свойст-
ва сплава 40НКХТЮМ в зави-
симости от температуры испы-
тания
Сплав 40НКХТЮМ. Упрочнение сплава в зависимости от тем-
пературы предварительной закалки и старения дано на рис. 361.
Повышение температуры закалки приводит к понижению прочност-
ных свойств сплава после старения. Значительное умягчение сплава
происходит только после закалки свыше 1050° С (рис. 362) —в этом
случае сплав легко штампуется. Структура сплава после закалки
состоит из однофазного у-твердого раствора с остатками нераство-
рившейся у'-фазы. В упрочненном состоянии — у-твердый раствор-f-
у'-фаза.
Высокая температура разупрочнения (около 800° С) позволяет
использовать сплав для упругих чувствительных элементов, рабо-
тающих при высоких давлениях и температурах до 550° С, а также
для витых и плоских пружин — до температуры 700—750° С. Меха-
нические свойства, релаксационная стойкость сплава при повышен-
ных температурах и температурная зависимость модуля упругости
сплава показаны на рис. 363 и 364.
Коэффициент термического расширения сплава 40НКХТЮМ пря-
молинейно возрастает в интервале 20—700°С (рис. 365), что позво-
ляет использовать сплав для металлокерамических вакуумплотных
электровводов до температуры 600—800° С и для упругих элементов
электронных приборов с высокой температурой откачки.
Предварительная холодная пластическая деформация повышает
прочностные свойства сплава после старения (рис. 366).
Сплав 40НКХТЮМ относится к труднодеформируемым сплавам
с узким интервалом горячей деформации 1000—1180°С (рис. 367).
Сплавы на основе системы Сг—Ni \
Сплав 47ХНМ. Отличается от сплавов типа 36НХТЮ на ос-
нове системы Fe—Ni—Сг значительно более высокой коррозионной
стойкостью (в 10 и более раз) в окислительных средах на основе ‘
азотной кислоты.
Механические свойства сплава после умягчающей и упрочняю- *.
щей термической обработки см. в табл. 204, 205. В закаленном со- '*
стоянии сплав имеет аустенитную структуру и обладает высокой %
пластичностью. С повышением температуры закалки от 1100 до "
1300° С прочность сплава уменьшается, а пластичность увеличивает- '
ся (табл. 207).
Зависимость механических свойств ленты толщиной 0,7 мм от -»
скорости охлаждения после нагрева при 1100—1250° С приведена
в табл. 208.
Для получения максимальной пластичности, позволяющей изго-
тавливать изделия методом штамповки и глубокой вытяжки, темпе-
ратура закалки сплава должна быть 1200—1250° С (охлаждение
в воде). Нагрев выше 1250° С не рекомендуется, так как может вы-
звать частичное оплавление металла (температура плавления
1350° С). Нагрев ниже 1200° С, кроме потери пластичности, приво- ?
дит к некоторому ухудшению свойств после отпуска.
Зависимость механических свойств сплава, закаленного с 1250° С,
от температуры отпуска приведена на рис. 368. Максимальные зна- *
чения прочности и твердости сплава получают после отпуска при ‘
700—725° С в течение 5 ч (см. табл. 205).
Кинетика упрочнения сплава при 700° С приведена на рис. 369.'
Пятичасовая выдержка полностью обеспечивает максимальное уп-
368
ТАБЛИЦА 207. МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА СПЛАВА 47ХНМ
(ТОЛЩИНА ЛЕНТЫ 0,3 мм)
Обработка 0» кгс/мм2 б, %
Холодная прокат- ка (степень обжа- тия 75%) . . . . 140 3
Закалка с темпе- ратуры, °C 1100 . . . . 115 21
1250 . . . . 90 36
1300 . . . . 90 40
ТАБЛИЦА 208. МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА* СПЛАВА
47ХНМ В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ
Темпера- тура на- грева, °C Охлаждение
в воде на воз- духе с печью
1100 101/28 107/25 113/24
1150 93/31 99/28 109/24,5
1250 85/44 87/44 107/20
* В числителе приведены значения
(Уд, , кгс/мм2, в знаменателе <5, %
Рис. 368. Зависи-
мость механиче-
ских свойств пред-
варительно зака-
ленного с 1250° С
сплава 47ХНМ от
температуры ста-
рения
рочнение сплава, происходящее благодаря распаду у-фазы с обра-
зованием мелкодисперсной смеси высокохромистой ci-фазы и у'-
фазы.
На рис. 370 представлена температурная зависимость предела
Упругости и гистерезиса сплава. Модуль упругости сплава при уве-
личении температуры от 20 до 500° С прямолинейно уменьшается
°т 23 700 до 19 400 кгс/мм2. Сплав применяется в качестве упругих
и Упругочувствительных элементов, а также как коррозионностой-
24—1080 369
кий материал. Скорость коррозии сплава в кипящей азотной кисло-
те в зависимости от температуры отпуска приведена на рис. 371.
Скорость коррозии в 65%-ной HNO3 после старения при 700°С
оценивается 4—5-м баллом по 10-балльной шкале стойкости, что соот-
ветствует группе стойких материалов. В умягченном состоянии
(после закалки от 1200—1250° С) скорость коррозии сплава значи-
/50
^.кгс/мм1
/50
тельно меньше (3—4 балла). Ме-
ханические свойства сплава в за-
висимости от температуры испыта-
ния приведены на рис. 372. Темпе-
ратура нагрева металла перед го-
рячей деформацией 1200—1250° С.
-----------------
Л7 £----------------=---
70 L_L—J_________________
О 2 4 6 8 Ю
ПроОолжителшаапь быОержки. v
Рис. 369. Зависимость проч-
ности сплава 47ХНМ от
продолжительности выдерж-
ки при старении (700° С)
wo-too о юо гоо50О4оож
Рис. 370. Изменение пределов
упругости и гистерезиса сплава
47ХНМ в зависимости от тем-
пературы испытаний
1 1 65%НН0л
0.4
X 05
X?
В- 60XHN0,
1о.ю
§
§
56J%HNQS>
0.08
0.04
0,02
600 650 700 750 ..
Температура старения.° с ’•
Рис. 371. Скорость коррози/
сплава 47ХНМ в кипящей кон
центрированной азотной кисло
те в зависимости от температу .
ры старения
Сплав 40ХНЮ-ВИ. Механические свойства и твердость спла
приведены в табл. 204, 205. Уровень механических свойств спла
40ХНЮ-ВИ после деформационного и дисперсионного твердей
практически одинаков.
В закаленном состоянии сплав имеет аустенитную структур.
и обладает высокой пластичностью. С повышением температуры ,,
калки от 1150 до 1250° С прочность сплава падает, а пластичное»
возрастает. Зависимость твердости и механических свойств закале
кого сплава от температуры отпуска приведена на рис. 373, 37в
370 •
Оптимальной термической обработке (закалка с 1150° С+отпуск
при 500° С, 5 ч) подвергают детали, которые должны иметь высокую
твердость и прочность (например, приборные подшипники, режущие
инструменты, детали передаточных механизмов). Кинетика упрочне-
ния сплава в процессе старения при 600° С приведена на рис. 375.
Рис. 372. Механические
свойства сплава 47ХНМ
в зависимости от темпе-
ратуры испытаний
Упрочнение сплава при старении происходит благодаря распаду
у-фазы с выделением а- и у'-фаз (Ni3Al) с гранецентрированной ку-
бической решеткой, когерентно связанной с матрицей.
На рис. 376 приведена зависимость твердости холоднотянутой
проволоки диаметром 0,5 мм (обжатие 80—90%) от температуры
отпуска.
Керны приборов обрабатывают при 500—550° С в течение 5 ч,
Ито соответствует максимальной твердости HRC 64—67. Твердость
' механические свойства упрочненного сплава при повышенных тем-
пературах приведены на рис. 377. Модуль упругости сплава состав-
ляет при 20° С 22 800 кгс/мм2, а при 500° С 20 150 кгс/мм2. Сплав
40ХНЮ-ВИ имеет высокую коррозионную стойкость во влажной
среде и в условиях тропического и морского климата.
2<р 371
Рис. 373. Зависимость твердости закаленного сплава 40ХНЮ-ВИ от температур
ры старения. Цифры на кривых — температура закалки, °C
Рис. 374. Зависимость механических свойств закаленного сплава 40ХНЮ-ВИ от
температуры старения
372
Рис. 375. Зависимость твердо-
сти закаленного сплава
40ХНЮ-ВИ от продолжитель-
ности выдержки при старении
(600° С)
Рис. 376. Зависимость твер-
дости холоднотянутой про-
волоки диаметром 0,5 мм
(степень обжатия 90%)
сплава 40ХНЮ-ВИ от тем-
пературы старения. Исход-
ное состояние (И, с.) — хо-
лодная деформация
Рис. 377. Механические свойства (а) и твердость (б) сплава
40ХНЮ-ВИ при повышенных температурах. Обработка: за-
калка с 1150оС+старение при различных температурах (циф-
ры на кривых)
Сплав на основе системы Со—Ni
С П л а в 67КН5Б. Токоведущий сплав обладает достаточно низ-
пкг. ЭлектР°с°противлением (0,28—0,34 (Ом-мм2)/м) и высокой ре-
лаксационной стойкостью при 400—450° С.
В закаленном с 1000—1050° С состоянии сплав имеет структур,
у-твердого раствора и обладает высокой пластичностью (относител
ное удлинение 35—40%). Упрочнение сплава при старении происх '
дит благодаря выделению из твердого раствора мелкодисперсно
Рис. 378. Предел прочности и удельное электро-
сопротивление сплава 67КН5Б в зависимости от
температуры закалки и старения. Исходное со-
стояние— закалка с 950 (/); 1000 (2) и 1050° С (3)
фазы (Со, Ni)3Nb с г. ц. к. решеткой, когерентно связанной с матри-
цей. Наивысшая прочность и упругость достигаются при температу
600—650° С в течение 5 ч. При более высоких температурах отпуск
когерентность теряется, г. ц. к. фаза переходит в равновесную фаз
с г. п. у. решеткой, что приводит к разупрочнению сплава и падени ,
упругих свойств. !
Предел прочности и электросопротивление сплава 67КН5Б п „
разной термообработке показаны на рис. 378.
374
Рис. 379. Механические свойства (а) и удельное электросопротивле-
ние (б) сплава 67КН5Б (проволока диаметром 0,3 мм) в зависимо-
сти от степени деформации (цифры на кривых), температура от-
пуска и выдержки при отпуске 30 мин (7), 1 ч (2). Исходное состоя-
ние (Я. с.) —холодная деформация
Рис. 380. Механические
свойства и удельное
электросопротивление
ленточных образцов тол-
щиной 0,30 мм сплава
67КН5Б (степень дефор-
мации 40%) в зависимо-
сти от температуры ста-
рения. Исходное состоя-
ние (И. с.)—холодная
деформация
Рис. 381. Релакса-
ция напряжений
в сплаве 67КН5Б
при различных
температурах
Продолжительность испытания, и
ТАБЛИЦА 209. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 67КН5Б
Напряженность магнитного поля И» Э Индукция, В, Гс Магнитная проницаемость, Гс/Э Коэрцитивная сила Н t Э
25 600 20 2,6
50 1900 35 —
75 3100 40 —
Холодная деформация перед отпуском способствует повышению
прочностных и упругих свойств сплава. При одинаковой степени де-
формации прочность проволоки на 18—20% выше прочности ленты.
Предел прочности и электросопротивление проволоки диаметром
0,3 мм и ленты толщиной 0,30 мм в зависимости от температуры и
времени старения показаны на рис. 379 и 380.
Из сплава 67КН5Б можно получать проволоку и ленту микронных
размеров, допускается холодная деформация с обжатиями до 90%.
В деформированном состоянии сплав допускает штамповку и навив-
ку пружин. Наиболее благоприятное сочетание низкого электросопро-
тивления с достаточно высокой релаксационной стойкостью при 400—
450° С сплав имеет после холодной деформации с обжатием 35—40%
и старения при 650° С в течение 1 ч (рис. 381).
Падение напряжений при 400° С за 100 ч составляет 4—9%, при
450° С 12%. Повышение степени деформации до 70% ухудшает релак-
Рис. 382. Упругое последействие сплава 67КН5Б при
различных напряжениях, кг/мм2
сационную стойкость. Кривые упругого последействия сплава приве
дены на рис. 382. <
Сплав коррозионностоек, хорошо смачивается ртутью. >•
Температурный коэффициент электросопротивления в интервал
20—500° С составляет 2,8-10-3 1/°С. Магнитные свойства сплава при.
ведены в табл. 209. г
Сплав применяют для токоведущих упругих элементов, контакт-
ных пружин, в частности для электромагнитных и ртутных реле.
Сплав на основе системы Nb—Ti
Сплав 55БТЮ. Предназначается для пружин ответственного
назначения, которые наряду с высокими упругими свойствами, теп-
лостойкостью и коррозионной стойкостью должны обладать сочета-
нием немагнитности и малого измене-
ния модуля упругости при нагреве.
В закаленном или нормализован-
ном состояниях сплав характеризует-
ся структурой 0-твердого раствора с
о. ц. к. решеткой и имеет относитель-
ное удлинение 5=25%. Упрочнение
сплава при старении происходит бла-
годаря выделению из fj-твердого рас-
твора мелкодисперсной когерентной
фазы (Nb, Ti)3Al.
Наивысшая прочность и упругость
сплава достигаются после старения
при 650° С в течение 8—10 ч после
закалки или нормализации и 1 ч пос-
ле холодной деформации.
Термическая обработка сплава при
температурах выше 400° С должна
проводиться в вакууме 1 -10~4 мм рт.
ст. или защитной атмосфере. Обычно
умягчающую термическую обработку
проводят в вакууме с остаточным
Рис. 383. Температурная
зависимость предела упру-
гости сплава 55БТЮ
ТАБЛИЦА 210. ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВА
Г5БТЮ (ПОСЛЕ НОРМАЛИЗАЦИИ) ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
И ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ ПРИ СТАРЕНИИ
Темпе- ратура Вы- Держ- % а0,2 б, % Темпе- ратура Вы- держ- аВ °0,2 6. %
старе- старе-
иия, °C ка, ч кгс/мм2 ния, °C кгс/мм2
600 10 94 81 8,5 700 3 92,0 85,0 7,0
20 85,4 85,4 5,0 5 10 85 90 79 85 8,0 5,5
20 115,5 99,5 5,0**
650 3 78,0 70,0 7,7
5 91,0 88,0 2,0 725 3 74,0 71,0 12,0
10 108 105 2,5* 5 10 71 70,5 71 70,5 6,0 5,0
20 100 94 5,0 20 70 70 7,0
С0,005“95 кгс/мм2- '* qq5 =92 кгс/мм2.
377
давлением не более 1 10 4 мм рт. ст. при 1000° С, 1 ч с охлаждением
в контейнере на воздухе. Механические свойства сплава 55БТЮ пос-
ле нормализации и холоднодеформированного в зависимости от тем-
пературы старения приведены в табл. 210 и 211 соответственно.
Рис. 384. Релаксация напряжений в сплаве 55БТЮ при 400 (л)
и 500° С (б). Предварительная обработка:
'ЛД
/ — нормализация при 1000° С в вакууме + старение при 650° С, 10 ч; 2 — холод-,,
ная деформация (40%) +старение при 650° С, 1 ч; 3 — холодная деформация.
(40%)+старение при 725° С, 1ч *}
Оптимальное сочетание прочности и пластичности для нормализо- -
ванного состояния достигается после старения при 650°С в течение;
8—10 ч, а наклепанного — при 725° С в течение 1 ч. !
Предел упругости при различных температурах (от минус 200 4
до 400° С) представлен на рис. 383. Падение напряжения при 400° С 1
за 50 ч составляет 8,5—10%, при 500° С 25—28% (рис. 384).
,s
378 /
ТАБЛИЦА 211. ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОГО
СПЛАВА 55БТЮ
Состояние кгс/мм2 °0,2’ кгс/мм2 °0,005’ кгс/мм2 6, % URC
Холодная деформация 35% Холодная деформация + 81 78 — 5 22
-f- старение при 650° С . . 117 117 > 100 Хруп- 40
Холодная деформация + кий
-% старение при 700° С . . 107 104 99,5 1,0 38
Холодная деформация + ф старение при 725° С . . Холодная деформация + 105 88 83,5 2,5 35
-ф старение при 750° С . . 89 83 — 7,5 25
Рис, 385. Упругое последействие сплава 55БТЮ при напряжении
80 кг/мм2. Предварительная обработка:
/ — холодная деформация + старение при 725° С, 1 ч; 2 — нормализация при
1000° С в вакууме + старение при 650° С, 10 ч
ТАБЛИЦА 2/2. КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ СПЛАВА 55БТЮ
Среда Темпе- ратура, °C Скорость коррозии, г/(м2-ч) Среда Темпе- ратура, °C Скорость коррозии, , г/м2'4
5 НС1 150 0,0058 Концентриро- 20 0,000
H2SO4 150 0,0058 ванная HNO3 0,01
5% H3PO4 150 0,001 35% HNO3 200
85% НСООН 200 0,0085
379
to ТАБЛИЦА 213. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЕФОРМАЦИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ, %
Марка сплава С Si Мп Со Ni Сг Мо W тГ AJ Re Другие эле- менты ГОСТ или ТУ
40КХНМ 0,07— 0,12 <0,5 1,8—2,2 39—41 15—17 19—21 6,4— 7,4 — — — — — ГОСТ 10994—64
40КХНМИ(Ю 0,07— 0,09 <0,5 1,8—2,2 39—41 15—17 19—21 6,4— 7,4 — — 6,8— 7,2 — ТУ 14-131-28-72
40КХНМВ 0,09— 0,11 <0,5 1,8—2,2 39—41 14—17 18—20 3,0— 4,0 3,5— 4,5 — — — — —
45КХВН 0,15— 0,17 <0,5 1,8—2,2 44—46 9—11 19—21 — 16—18 — — — 0,001В ТУ 14-222-27—73
40КНХМВТЮ <0,05 <0,5 1,8—2,2 39—41 18—20 11,5— 13 3,0— 4,0 6,0— 7,0 1,5— 2,0 0,2— 0,5 — — ГОСТ 10994—64
40КНХМ10ВТЮ <0,05 <0,5 1,8—2,2 39—41 18—20 11—13 7,0— 11,0 6,0— 8,0 1,0— 1,4 0,2— 0,5 1,0— 1,4 — —
40КНХМВТЮФ <0,05 <0,5 1,8—2,2 39—41 19—20 11—13 3,0— 4,0 6,0— 8,0 1,0— 1,4 0,2— 0,6 1,0— 1,4 6—8V —•
Примечания: 1. Содержание серы и фосфора не более 0,02%. 2. Железо — остальное.
ТАБЛИЦА 214. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕФОРМАЦИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ
Марка сплава Термическая обработка %’ кгс/мм2 а0,2* 1 кгс/мм2 - S ТО ч о °, и и 6, % 1 ИВ 7, г/см3 =? ’ S —< о ей а Ру-Ю’. 1/°С Эо/1 ‘»0Г» ,2 S S S Х-10» | ед. CGSu
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и 12 13
40КХНМ Закалка с 1100—1150° С в во- де 70—80 — — 40—50 180— 200 — — — — —
, Закалка+холодная деформа- я<стар^ниепрй-_400*-450° С 250— 230— 250 170 3—5 600— 700 8,3 20,8 200— 250 12—16^ 0,9— 1 1,0 / 75—150
ОКХНМИ (R) I Закалка c 1170—1180° С в во- де 90—100 —
Закалка с 1170—1180° С+де- формация 70—80% -1-старение при 500—550° С 4 ч 320— 380 240— 300
40KXHMB Закалка с 1100—1170° С 70—75 —
Закалка с 1100—1150° С + де- формация 80—85% 4-ст зрение при 450—500° С 3 ч (проволо- ка диаметром до 100 мкм) зоо- зго 230— 280
45KXBH Закалка с 1250° С 110— 120 —
Закалка с 1250° С-1-холодная деформация 50% 4-старение при 550—600° С 4 ч 270 260
4ОКНХМВТЮ Закалка с 1150—1180° С 70—80 35—40
Закалка с 1100—1150° С-1-хо- лодное волочение с обжати- ем не менее 85% 4-старение при 500—550° С 4 ч 200— 220 180— 200
40КНХМ10ВТЮ Закалка с 1180—1200° С в во- де 90—100
Закалка с 1180—1200° С-1-хо- лодная деформация 70—80% + 4-старение при 500—550° С 4 ч 240— 270 —
40КНХМВТЮФ Закалка с 1180—1200° С вво- де 90—100 —
Co oo Закалка с 1180—1200° С+хо- лодная деформация 70— 80% +старение при 500—600° С 4 ч 230— 250 —
185— 195 40—50 180— 220 700— 800 8,4—8,5 21,5— 22,0 200—250 14—16 0,9— 1,1 50—100
40—50 180— 200 — — — — — —
150— 160 4-6 580— 630 8,5 20,7 200— 250 12—16 0,9— 1,0 50—100
20—25 — — — — — — , —
160 0—2 650— 700 9,17 24—25 — 12—16 0,9- 1,0 25
55—60 140— 160 — — — — — —
150— 160 4—6 550— 600 8,5 — 200— 250 14,3 1,0— 1,1 50—150
44—50 200— 240 — — — — — —
220— 230 1—2 8,8 22—23 — 1,02— 1,1 —
45—50 200— 240 — — — —
200— 220 1-2 — 8,6 22—23 — — 1,0- 1,2 —
Ob
ТАБЛИЦА 215. НОРМИРУЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕФОРМАЦИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ*
Марка сплава Вид продукции Диаметр или толщина, мм ав, кгс/мм2 ^200 ГОСТ или ТУ
40КХНМ Лента 0,1—1 100—180 ГОСТ 14117—69
Проволока 0,1—0,5 140—220 — ГОСТ 14118—69
0,5—1,0 130—190 — —
>1,0 100—180 ' — —
40КНХМВТЮ Проволока 0,3—2,0 >190 — ГОСТ 14118—69
40КХНМИ (R) Проволока 0,5 — >800 ТУ 1328—72
* Состояние — нагартованное.
ТАБЛИЦА 216. СОРТАМЕНТ ДЕФОРМАЦИОННО ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ
Марка сплава Вид продукции Предельные размеры, мм ГОСТ или ТУ
толщина или диаметр ширина длина
40КНХМ Проволока холоднотяну- 0,1—5,0 — В бунтах или на ГОСТ 14118—69 тая катушках То же 0,5; 0,75 — То же ЧМТУ 1-595—68 » » 0,5; 0,6 — » » ЧМТУ 1-188—67 Лента холоднокатаная 0,1—2,0 20—150 В рулонах и от- ГОСТ 14117—69 , резках длиной ~ 1000—6000
40КХНМИ (R) Заводные пружины раз- ных размеров из холод- нокатаной ленты Проволока холоднотяну- тая 0,5
40KXHMB Проволока микронных размеров 0,05—0,
45KXBH Проволока холоднотяну- тая 0,3—5,
40КНХМВТЮ Проволока холоднотяну- тая Заводные пружины раз- ных размеров из плю- щеной ленты 0,3—5,
40КНХМ10ВТЮ Проволока холоднотяну- тая Заводные пружины раз- ных размеров из плю- щеной ленты 0,3—0,
40КНХМВТЮФ Се о© Се Проволока холоднотяну- тая 0,3—0,
80 Тоже ' ТУ 14-131-131—73 Отраслевая нормаль ОН6289—69
В мотках весом ^=50 г ТУ 14-131-28—72
1 — На катушке В лабораторном испол- нении
0 — В бунтах ТУ 14-222-27—73
0 — В бунтах или на катушках ГОСТ 14118—69
— — ОН 183—67
6 — В бунтах —
6 — fe бунтах —
Характерными особенностями сплава 55БТЮ являются низкий
модуль упругости и его высокая стабильность при нагреве до 600° С,
низкий гистерезис (0,2—0,25%) и малое упругое последействие
(рис. 385). Температурный коэффициент модуля упругости сплава
55БТЮ в 2,5 раза ниже, чем у немагнитных пружинных сплавов, и
составляет (704-90) • 10 6 1/°С. Коррозионная стойкость сплава при-
ведена в табл. 212.
2. ДЕФОРМАЦИОННО-ТВЕРДЕЮЩИЕ СПЛАВЫ
Общая характеристика. Сплавы этой группы обладают высокими
упругими и прочностными характеристиками (ав до 300 кгс/мм2), •
усталостной прочностью, твердостью, сопротивлением износу, немаг- 1
нитностью и коррозионной стойкостью во многих средах. Сплавы
приобретают высокие прочностные и упругие свойства после закалки
на у-твердый раствор, обязательной холодной деформации (не ме- -
нее 30%) и последующего упрочняющего отпуска. Химический состав
и физико-механические свойства сплавов приведены в табл. 213 и ,
214; нормируемые механические свойства — в табл. 215, сортамент—
в табл. 216.
Назначение — упругие элементы преимущественно малого сече- '
нИя — заводные пружины, керны, растяжки, приборные подшипники,
торсионы, пишущие элементы, измерительные пружины и другие де- •
тали из холоднодеформированной проволоки и плющенки.
Окончательную термическую обработку готового изделия прово-
дят при температурах от 300 до 600° С. В результате нее происходит
упрочнение сплава и фиксация формы упругого элемента (термо-
фиксация). Термическую обработку упругих деталей и заводных пру-
жин рекомендуется проводить в вакууме и нейтральной атмосфере,
например в аргоне.
Монтаж упругих элементов в приборах можно осуществлять ар-
гоно-дуговой сваркой, пайкой или механическим креплением.
Сплавы на основе системы Со—Сг—Ni
Сплав 40К.ХНМ. Максимальные упругие и прочностные свойств
ва сплава 40КХНМ достигаются после закалки с 1100—1150° С, хо.’
лодной деформации 70—75% и отпуска при 500—550° С (рис. 386)
Стабильность прочностных свойств проволоки и ленты при пов 1
шенных температурах больше при малых степенях холодной дефор
мации (рис. 387): при деформации 30—35% предел прочности оста
ется практически постоянным до 500—550° С; при деформации 50 ‘
70% разупрочнение начинается при 400—450° С. Поэтому для пру,
жин, работающих при высокой температуре, подбирают низкую сте
пень предварительной холодной деформации. Прочность наклепанно
проволоки сплава 40К.ХНМ сильно зависит от диаметра проволок
(рис. 388). Получение проволоки из сплава 40К.ХНМ с высокой сте-
пенью обжатия (выше 70%) затруднено вследствие интенсивного
упрочнения сплава в процессе деформации. ;
Модуль нормальной упругости сплава 40КХНМ для проволоки/
диаметром 5,0 мм представлен па рис. 389. /
Структура сплава в закаленном (умягченном) состоянии состои
из у-твердого раствора. Основное упрочнение сплава происходит з
384
счет холодной деформации. Дополнительное упрочнение при отпуске
происходит вследствие образования сегрегаций из атомов молибде-
на, хрома и углерода (атмосферы Сузуки). Выделение избыточных
фаз выше 600° С сопровождается разупрочнением сплава. В отож-
женном состоянии (нагрев до 800—850° С, охлаждение в печи) сплав
состоит из двух фаз: у-твердого раствора и сложнолегированного
200 400 600 t;c 200 400 600 t:c
Рис. 387. Предел проч-
ности сплава 40К.ХНМ в
зависимости от темпера-
туры испытания. Цифры
у кривых — степень де-
формации, %
Рис. 386. Зависимость механических
свойств сплава 40К.ХНМ от темпера-
туры отпуска и степени предвари-
тельной деформации. Цифры на кри-
вых—степень деформации, %
карбида (Сг, Fe, МоЦзСе- Для заводных пружин степень деформации
ленты должна быть ^7О°/о, а упрочняющий отпуск проводится при
сравнительно низкой температуре —375—400° С, что обеспечивает
высокий крутящий момент пружин в сочетании с высокой цикличе-
ской усталостью. «Живучесть» пружин из этого сплава во много раз
выше, чем пружин из углеродистой стали (табл. 217). Вакуумная
выплавка дает увеличение живучести пружин в 2 раза.
Оптимальная степень холодной деформации сплава 40КХНМ за-
висит от конкретных свойств, необходимых в изделии. Например, для
керновых опор, для которых необходимы высокая твердость (HRC
62—64) и износостойкость, степень деформации проволоки должна
быть ^83°/о, отпуск следует производить при 500—550° С, при этом
сплав становится хрупким. Для медицинских изделий — сосудосши-
вающнх скрепок и проволоки электрокардиостимуляторов, для кото-
рых необходима максимальная пластичность, следует применять
умягчающую термическую обработку — закалку с 1100—1150° С.
Обычно для большинства изделий используется деформация от 30
До 50%, отпуск при 400—500° С. Пружины из сплава 40ДХНЛ4 можно
кратковременно перегревать до 700—800° С, так как рекристаллиза-
ция сплава происходит медленно.
25-1080 385
300
250
ZOO
/50
100
Рис. 388. Зависимость предела прочности проволоки сплава 40КХН
от степени деформации (цифры на кривых) и температуры отпуска»,
Диаметр проволоки, мм:
а — 3,0; 6 — 2; в — 1,0; г — 0,5
Рис. 389. Зависимость модуля
упругости сплава 40КХНМ от
температуры испытания. Ис-1
ходное состояние — деформа-,
ция 50% 4-отпуск 550° С
386
Рис. 390. Изменение свойств
холоднодеформированного
сплава 40KXHMH(R) от
температуры отпуска. Ис-
ходное состояние (И. с.) —
холодная деформация со
степенью обжатия 50%
300 30Q из сплава 40КХНМЙ (R) от
' температуры отпуска (цифры
у кривых — величина обжа-
тия, %)
ТАБЛИЦА 217. КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ И ЖИВУЧЕСТЬ ПРУЖИН
ИЗ СПЛАВА 40КХНМ ВАКУУМНОЙ (ЧИСЛИТЕЛЬ)
И ОТКРЫТОЙ (ЗНАМЕНАТЕЛЬ) ВЫПЛАВКИ
Размер, мм Темпера- тура от- пуска, °C Крутящий момент, кгс-см "5 Живучесть (среднее знав чение циклов до разруше- ния
0.32X6,75 0,62X25 420 320 22,3/22,9 27,8/25,6 60543/26031 66923/34904
85*
387
Е10'3,кгс/ммг
>40KXHMh (я)
40КХНМВ V
Рис. 392. Зависимость
модуля нормальной уп-
ругости сплавов
40KXHMH(R) и
40КХНМВ от степени де-
формации после отпуска
при 500 (сплошные ли-
нии) и 600° С (штрихо-
вые линии)
40 50 60 70 SX
Продолжительность испытания,ч
Рис. 393. Релаксация напряжений деформированных и отпу-
щенных сплавов
1 — 40КХНМИ(Ю; 2 — 40КХНМВ, 3 — 40К.ХНМ
Сплав 40KXHMH(R). Изменение свойств сплава 40K.XHMH(R)
в зависимости от степени деформации и температуры отпуска дано •
на рис. 390 и 391. Природа упрочнения сплава такая же, как у сплава
40КХНМ.
Благодаря наличию рения сплав обладает высокой твердостью
и износостойкостью по сравнению со сплавами 40КХНМ и 40К.ХНМВ. .
Проволока диаметром 0,5 мм из сплава 40KXHMH(R) после дефор'
388
мации с обжатием 83% и отпуска при 500—550° С имеет твердость,
равную твердости закаленной углеродистой стали UIRC 62—64 или
Рис. 394. Изменение предела
прочности, предела упругости
и величины упругого последей-
ствия сплавов в зависимости от
температуры старения:
1 — 40КХНМ, 2 — 40КХНМВ;
.3 —40КХНМЩЮ
изменя-
степени
кривые
Язоо^ЗОО кгс/мм2), и сохра-
няет износостойкость при дли-
тельных динамических нагруз-
ках. Сплав, легированный ре-
нием имеет более высокий мо-
дуль упругости, мало
ющийся с увеличением
деформации (рис. 392).
Релаксационные
сплавов 40КХНМ, 40RXHMB и
40KXHMH(R) представлены на
рис. 393. Наилучшие свойства
имеет сплав 40KXHMH(R).
Применение сплавов для рабо-
ты выше температуры начала
разупрочнения 500—550° С не
рекомендуется.
Сплав 40KXHMH(R) отно-
сится к сложнодеформируемым
сплавам. Температура начала
горячей деформации (ковки и
прокатки)—не ниже 1160—
1200° С, температура конца де-
формации 900—1000° С. Умяг-
чающую термическую обработ-
ку проводят при 1170—1190° С.
Особенные трудности возника-
ют на последней стадии произ-
водства проволоки диаметром
0,5 мм при волочении с обжа-
тиями выше 80% для кернов.
Сплав 40КХНМВ. Обла-
дает малым упругим последей-
ствием. Упругое последействие
растяжек длиной 100 мм со-
ставляет 0,002—0,005%, т. е. на
порядок меньше, чем у берил-
лиевой бронзы (0,02—0,05%).
Сплав обычно применяют для
упругих элементов в микронных
сечениях, когда статическая
прочность и малое упругое по-
следействие определяют точ-
ность измерительного прибора,
например в геодезических и
гироскопических устройствах,
весоизмерительной технике.
Пределы прочности и упруго-
сти сплава 40КХНМВ дости-
гают 250—270 и 150—160 кгс/мм2
нения сплава 40КХНМВ и режим
40КХНМ.
На рис. 394 дано изменение пределов прочности, упругости и упру-
соответственно. Характер упроч-
деформации аналогичны сплаву
389
го последействия от температуры отпуска трех сплавов этой груп-
пы. Наименьшее упругое последействие имеют сплавы 40КХНМИ(Р)
и 40КХНМВ.
Сплав 45КХВН. Обладает коррозионной стойкостью, высокой
твердостью, абразивной износостойкостью и рекомендуется для пи-
шущих изделий взамен литого сплава «стеллит». На рис. 395 пред-
Рис. 395. Зависимость микротвердости (а), предела
прочности (б) и относительной износостойкости (в)
проволоки из сплава 45КХВН от температуры отпуска.
Цифры у кривых — степень деформации, %. Штрихо-
вой линией показана температурная зависимость твер-
дости для закаленного сплава
ставлено изменение механических свойств и относительной износо-
стойкости сплава 45КХВН в зависимости от степени деформации и
температуры отпуска. Характер упрочнения аналогичен сплаву
40К.ХНМ.. Сплав обладает повышенной твердостью, прочностью и из-
носостойкостью по сравнению со сплавами 40К.ХНМ, 40К.ХНМВ и
40КХНМИ (R) (рис. 396).
Высокая абразивная износостойкость связана с наличием в спла-
ве высокого содержания вольфрама (до 20%), дающего труднорас-
творимые карбиды в сильно упрочненном у-твердом растворе. Для
достижения максимальной твердости сплава необходима предвари-
тельная холодная деформация (не менее 70%) с последующим от-
пуском 600—700° С; для обеспечения высокой абразивной износо-
стойкости— степень деформации около 20%, отпуск 400° С.
390
Рис. 396. Изменение микро-
твердости (а) и предела
прочности (б) в зависимо-
сти от температуры отпус-
ка, а также микротвердости
и износостойкости (в) от
степени деформации спла-
вов:
1 — 40КХНМ; 2 — 40КХНМВ;
3 — 40KXHMH(R); 4— 45КХВН
Рис. 397. Зависи-
мость модуля нор-
мальной упруго-
сти сплава 45КХВН
от температуры
испытания
391
Сплав обладает высоким модулем упругости (25000—
26000 кгс/мм2), который также является показателем высокой изно-
состойкости (рис. 397).
Немагнитные сплавы (текстурованные)
для заводных пружин на основе системы Со—Ni—Сг
Сплавы 40КНХМВТЮ, 40КНХМ10ВТЮ и 40КНХМВТЮФ об-
ладают более высокой пластичностью по сравнению со сплавами типа
40КХНМ, что позволяет получить проволоку из этих сплавов с очень
высокими степенями обжатия (80—
90%). При этом в проволоке в направ-
лении волочения возникает кристалло-
графическая аксиальная текстура:
<111>—сильная и <100>—слабая.
Рис. 399. Зависимость
крутящего момента пру-
жин (0,12X1,5X350 мм)
на четвертом витке из
сплава 40КНХМВТЮ от
температуры термофикса-
ции при различной сте-
пени деформации прово-
локи (цифры у кривых)
Рис. 398. Зависимость предела упру-
гости проволоки диаметром 0,3 мм
сплава 40КНХМВТЮ от степени де-
формации и температуры отпуска.
Цифры у кривых — деформация
Создание преимущественной кристаллографической текстуры дает
скачкообразное повышение предела упругости проволоки (рис. 398).
Перед холодной деформацией проволока должна быть закалена: .
для сплава 40КЦХМВТЮ — с температуры 1150—1180° С, для спла-
вов 40КНХМ10ВТЮ и 40КНХМТЮФ — с 1180—1200° С. Текстуро;
ванная проволока подвергается плющению. В пружинной плющенной
ленте сохраняется преимущественная текстура < 111 > (ПО) в плос-
кости плющения, соответствующая направлению плющения.
Основное упрочнение сплавов получается при деформации прово-
локи, деформация при плющении относительно невелика, поэтому
крутящий момент пружин также зависит в основном от степени де-
392
формации проволоки перед плющением и температуры отпуска
(рис. 399).
После навивки пружины подвергают низкотемпературному отпус-
ку (350—450° С), во время которого пружинная лента дополнительно
упрочняется и одновременно фиксируется в заданной форме (спираль-
ная или S-образная), т. е. происходит термофиксация.
Рис. 400. Предел прочности
плющенки (0,12X1,5 мм)
сплавов в зависимости от
температуры отпуска:
1 _ 40КНХМВТЮ;
2 _ 40КНХМВТЮФ;
3 _ 40КНХМ10ВТЮ
Рис. 401. Зависимость
предела упругости спла-
вов от температуры от-
пуска:
1 — 40КНХМВТЮ;
2 —40КНХМВТЮФ;
3 — 40КНХМ10ВТЮ
На рис. 400—402 приведены механические свойства сплавов
40КНХМВТЮ, 40КНХМ10ВТЮ и 40КНХМВТЮФ.
При отпуске наряду с повышением прочности и крутящего момен-
та пружин возрастает хрупкость. Поэтому выбор отпимальной тем-
пературы отпуска пружин зависит от соотношения между величиной
крутящего момента, хрупкости и характеристикой живучести пружин
(число циклов до поломки пружин при ускоренных испытаниях ме-
тодом завод — спуск). На рис. 403, 404 представлена зависимость
механических свойств холоднокатаной пружинной ленты от степени
деформации и температуры отпуска сплавов.
В массовом производстве в настоящее время применяют сплав
40К.НХМВТЮ, пружины из которого обладают очень высокой цикли-
393
ческой усталостью (более 20000 циклов), во много раз большей чем
у пружины из углеродистой стали (4000—6000 циклов). При одина-
ковой величине крутящего момента живучесть пружин может быть
увеличена на 25—30% при вакуумной выплавке сплава. ;
Рис. 403. Зависимость оь (сплош-
ные линии), о т (штриховые ли-
нии) сплава 40КНХМВТЮ и 6
(штрих-пунктирные линии) от тем-
пературы отпуска при различной
степени деформации (цифры у
кривых)
Рис. 402. Зависимость кру-
тящего момента и хрупко-
сти пружин (0,12><1,5Х
ХЗЗО мм) сплавов,
от температуры термофик-
сации:
1 — 40КНХВТЮ;
2 — 40КНХМВТЮФ;
3 — 40КНХМ10ВТЮ
Рис. 404. Зависимость предела
прочности сплавов от темпе-
ратуры отпуска.
1 — 40КНХВТЮ;
2 — 40КНХМВТЮФ;
3 — 40КНХМ10ВТЮ
Применение сплавов 40КНХМВТЮФ и 40КНХМ10ВТЮ для за-S
водных пружин с повышенным крутящим моментом повышает точ<
ность хода часов, дает возможность уменьшить толщину пружины^
и габариты часового механизма при увеличении длины пружины И
продолжительности хода часов от одного завода.
394
3. СПЛАВЫ С ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫМ
МОДУЛЕМ УПРУГОСТИ (ЭЛИНВАРЫ)
Сплавы с температурно стабильным модулем упругости имеют
низкий температурный коэффициент модуля упругости (ТКМУ) или
температурный коэффициент частоты (ТКЧ).
Применяемые для упругих чувствительных элементов сплавы на
основе системы Fe — Ni с температурно стабильным модулем упруго-
сти (элинвары) ферромагнитны. Малый температурный коэффициент
модуля упругости сплавов сохраняется до температуры магнитного
превращения — точки Кюри. Температурный коэффициент модуля
упругости особенно чувствителен к химическому составу и термиче-
ской обработке. Сплавы этой группы обладают также высокими уп-
ругими и прочностными свойствами. По способу упрочнения элинвар-
ные сплавы делятся на дисперсионно твердеющие и деформационно
твердеющие.
Сплавы с температурно стабильным модулем упругости получили
широкое применение в приборостроении для изготовления упругих
чувствительных элементов точнейшей контрольно-измерительной ап-
паратуры без применения термостатирования и компенсации.
Из элинварных сплавов изготавливают волосковые спирали и
пружины специальных часовых механизмов, плоские, спиральные и
геликоидальные пружины, резонаторы электромеханических фильт-
ров, барокоробки, сильфоны, звукопроводы, трубки Бурдона, регуля-
торы скорости двигателей, датчики давления.
В тех случаях, когда у элинварных сплавов не достигаются задан-
ные сочетания свойств, например малый ТКЧ и большая намагни-
ченность, применяют камертонный биметалл. Камертонный биметалл
состоит из элинварного сплава с положительным ТКЧ и стали У8
с отрицательными ТКЧ. Полученный после соединения составляю-
щих биметалл имеет достаточно малый ТКЧ — до 3-10~6 1/°С, ко-
торый может быть уменьшен путем шлифовки слоев составляющих.
К дисперсионно твердеющим элинварам относятся сплавы
42НХТЮ, 44НХТЮ, 42НХТЮА, 43НКТЮ, 43НХВТ и ЭП-218, которые
сохраняют температурную стабильность модуля упругости до 100—
300° С.
В табл. 218 приведен химический состав, в табл. 219—физико-ме-
ханические свойства и в табл. 220 — сортамент всех сплавов с тем-
пературно стабильным модулем упругости.
Для получения оптимальных механических и физических свойств
дисперсионно твердеющие элинвары закаливают в воде с 920—950° С.
После закалки сплавы высоко пластичны, и тогда их подвергают
штамповке и другой механической обработке. При старении проис-
ходит выделение дисперсной фазы, приводящее к упрочнению и
изменению других свойств сплавов. Наибольшее упрочнение зака-
ленных сплавов достигается после старения при 700—750° С. Холо-
днодеформированный материал для максимального упрочнения под-
вергают старению при 550—750° С в зависимости от степени наклепа.
В результате старения наклепанного элинвара достигается более вы-
сокая прочность вследствие суммарного влияния деформационного
и дисперсионного упрочнения.
Горячую пластическую деформацию сплавов ведут при 900° С—
1180° С. Перед холодной пластической деформацией сплавы зака-
ливают в воде с 1050—1100° С.
395
Со ТАБЛИЦА 218. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ* СПЛАВОВ С ТЕМПЕРАТУРНО СТАБИЛЬНЫМ МОДУЛЕМ УПРУГОСТИ, %
Марка стали с Si Мп Ni Сг Ti Al Другие элементы ГОСТ или ТУ
Дисперсионно твердеющие элинвары
42НХТЮ (Н41ХТ) <0,05 0,5—0,8 0,5—0,8 41,5— 43,5 5,3—5,9 2,4—3,0 0,4—0,8 — ГОСТ 10994—64
42НХТЮА <0,05 0,3—0,8 0,4—0,8 41,5— 43,5 4,9—5,7 2,2—3,0 0,5—1,0 — ГОСТ 10994—64
44НХТЮ (Н43ХТ) <0,05 0,5—0,8 0,5—0,8 43,5— 45,5 5,2—5,8 2,2—2,7 0,5—1,0 — ГОСТ 10994—64
43НКТЮ <0,05 0,1—0,3 0,2—0,4 42,5— 43,5 — 2,7—3,1 0,8—1,2 11,5— 12,5 Со ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1480—68
43НХВТ <0,05 0,3—0,6 0,3—0,6 42—43 1,7—2,3 2,6—3,4 0,5—1,0 2,6— 3,4 W ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1444—66
Деформационно твердеющие элинвары
36НХ11 ЭП297 0,15— 0,25 <0,12 0,2—0,4 <0,6 0,3—0,6 0,2—0,5 35,5— 37,5 35— 37,5 10,5—11,5 10—12 — — — ТУ 14-1-572—73 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 557—61
Элинварные составляющие камертонных биметаллов
40Н35Х8Г 0,35— 0,45 0,3—0,6 1,3—1,8 34—36 7,4—8,4 — — — ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1507—70
75Н34Х8ГЗ 0,70— 0,80 0,2—0,5 2,4—3,0 33,0— 35,0 7,8—8,6 — '— — ЧМТУ/ЦНИИЧМ 620—62
* На основе железа.
ТАБЛИЦА 219. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ С ТЕМПЕРАТУРНО-СТАБИЛЬНЫМ МОДУЛЕМ
УПРУГОСТИ (ИЗМЕРЕНИЕ НА ОБРАЗЦАХ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ПРУТКОВ ДИАМЕТРОМ 4—8 мм)
Марки сплавов Режим термической обработки °в | °'0.2 | а0,005 кгс/мм2 б. % НВ Е-10~3, кгс/мм2 Э-io® (ТКЧХ10®), 1/°С а-10», 1/°С Р. (Оммм2)/м
Дисперсионно твердеющие элинвары
42НХТЮ Закалка с 910±10° С в во- де Закалка с 910+10° С в во- де+старение при 600° С 3 ч 65-70 120—125 30—35 80—100 60—70 35-40 10—15 160—170 320—350 18—19 20 9,5 1,1
42НХТЮА Холодная деформация + + старение при 700° С 130—140 — 5-6 — 18—18,5 Погрешность суточного хода часов 0,3—0,5 с/°С 9,0 1,1
44НХТЮ Закалка с 910+10° С вво- де Закалка 910±10° С+ста- реиие при 600° С 3 ч 60-65 120 30—35 80—90 60—65 38—40 10—15 160—170 300—320 18.0—18,5 15 8,0 1,0
43НКТЮ Закалка с 950° С в воде + +старение при 650° С 2 ч 120 — — — — 17,0—17,5 ±30 8,2 0,7
ЭП218 Закалка с 950° С в воде + + старение при 700° С 4 ч 125—130 85—100 65—75 10—15 330—350 18—20 ±5,0 7,0 1,1
Деформационно твердеющие элинвары
36НХ11 Холодная деформация+ + старение при 500° С 130 120 — — — 18,5 — 9,0 1,3
„ ЭП297 Со со Холодная деформация+ старение при 500° С 125 115 — — 18 — 9,0 1,2
ZO ТАБЛИЦА 220. СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ С ТЕМПЕРАТУРНО-СТАБИЛЬНЫМ МОДУЛЕМ УПРУГОСТИ
оо Предельные размеры, мм
Марка сплава Вид продукции толщина или диаметр ширина длина * ГОСТ или ТУ
Дисперсионно твердеющие
42НХТЮ Лента холоднокатаная Проволока холоднотяну- тая Листы холоднокатаные 0,1—2,0 0,02—0,05 0,3—5,0 2>0 i 20—400 30—100 >50 1000—6000 в руло- нах или отрезках >5000 В мотках или на катушках >300 ГОСТ 14117—69 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1078—64 ГОСТ 14118—69 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1474—68
42НХТЮА Проволока холоднотяну- тая 0,1—1,0 — В мотках или катушках на ГОСТ 14118—69
44НХТЮ Лента холоднокатаная Листы холоднокатаные Проволока холоднотяну- тая 0,1—2,0 2,0 0,3—5,0 20—400 >50 1000—6000 в руло- нах и отрезках >300 В мотках или на катушках ГОСТ 14117—69 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1474—68 ГОСТ 14118—69
43НКТЮ Прутки горячекатаные 8,0 и 20,0 — — ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1480—68
43НХВТ Горячекатаный лист 5—8 150—200 >200 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1444—66
,... х**i- *г> - -
ЭП218 i Холоднокатаная лента Горячекатаные листы » » Горячекатаные прутки Горячекатаные полосы Проволока холоднотяну- тая Проволока холоднотяну- тая 0,3—2,0 3,8—5,0 5—11 8—20 10—20 0,8—3,0 4,0—7,5 70—200 140—450 450—600 18—35 - В сварных руло- нах — * >1000 - В бунтах Шлифованные прутки * ТУ 14-1-36—71 То же » » » » » » » » » »
Деформационно твердеющие
36НХ11 ЭП297 Проволока холоднотяну- тая Полосы горячекатаные Листы холоднокатаные 1,0—5,0 5,0—13,0 1,0—2,0 Кратная 100, но не более 400 >200 В бунтах 300 1350 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 4272—64 МПТУ 4298—53 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 557—61
Камертонный биметалл
75Н34Х8ГЗ Листы горячекатаные 3—6 150—200 =300 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 620—62
40Н35Х8Г Горячекатаные листы 6-9 150—180 = 300 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1507—70
Поставляются по согласованию.
Травление сплавов проводят в кислотных ваннах. Для получе-
ния светлой поверхности окончательную термическую обработку —
старение изделий — осуществляют в защитной среде (аргон,
водород).
Рис. 405. Модуль упругости сплавов 42НХТЮ
(7), 44НХТЮ (2) и 43НКТЮ (3) при различ-
ных температурах
Температура, за палки,‘С
Рис. 406. Зависимость механических свойств спла-
вов 42НХТЮ (а) и 44НХТЮ (б) от температуры
закалки. Обработка:
1 — закалка; 2 — закалка+старение 700° С, 4 ч
Дисперсионно твердеющие элинвары сваривают аргоно-дуговой
сваркой и паяют высокотемпературными припоями.
Сплавы 42НХТЮ и 44НХТЮ. Поставляются с гарантирован-
ными механическими свойствами (табл. 221) и сохраняют стабиль-
ность модуля упругости до температур 100 и 200° С соответственно
(рис. 405).
400
26—1080
ТАБЛИЦА 221. НОРМИРУЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 42НХТЮ и 44НХТЮ
Марка сплава Вид полуфабриката Термическая обработка ав, кгс/мм2 а0,2> кгс/мм2 б, % Твер- дость гост
42НХТЮ Лента Закалка с 910±10°С в воде Закалка с 910±10° С + старе- ние при 600±10° С 3 ч >110 >75 >30 <8 HRB <90 HRC >30 ГОСТ 14117—69 ♦
44НХТЮ Лента Закалка с 910±10°С в воде Закалка с 910± 10° С + старе- ние при 600±10° С 3 ч >110 — >20 <5 — ГОСТ 14117—69
Проволока холод- нодеформирован- ная Без термической обработки >100 — — — ГОСТ 14118—69
ТАБЛИЦА 222. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 42НХТЮ и 44НХТЮ (ЗАКАЛКА С 950° С В ВОДЕ+
+ СТАРЕНИЕ ПРИ 700° С 4 ч)
Марка сплава Ви. Гс вг, Гс Гс/э Гс/Э нс, э Марка сплава •Вее» Тс вг, Гс Ра. Гс/Э Рт, Гс/Э Э
42НХТЮ 2 3300 1800 200 600 0,6 44НХТЮ 5500 2800 320 1300 0,6
Механические свойства сплавов в зависимости от температуры за-
калки приведены на рис. 406. Последующее старение при 700° С в те-
чение 4 ч значительно повышает прочность сплавов. Для получения
достаточной пластичности после умягчающей термической обработки
(закалки) и относительно высокой прочности после старения зака-
ливать сплав следует с температуры 900—950° С.
Продолжительность старения, и
Рис. 407. Зависимость предела прочности ленты толщиной
1,5 мм (а) и проволоки диаметром 1,5 мм (б) сплава
42НХТЮ от продолжительности старения при различной
степени деформации и температуры старения (цифры у
кривых)
Холодная пластическая деформация увеличивает прочностные
свойства сплава (рис. 407, 408).
Температура максимального упрочнения сплавов зависит от сте-
пени деформации: при деформации на 90% наибольшая твердость
достигается после старения при 650° С, при деформации на 10% —
при 750° С (рис. 409). Магнитные свойства сплавов 42НХТЮ и
44НХТЮ приведены в табл. 222.
402
Рис. 408. Зависимость пре-
дела прочности проволоки
диаметром 1,0 мм сплава
44НХТЮ от температуры
старения (выдержка 2 ч)
при различной степени де-
формации (цифры у кри-
вых)
Рис. 409. Зависимость твердости сплавов 42НХТЮ (а) и 44НХТЮ
(6) от температуры старения при различной степени деформа-
ции (цифры у кривых). Исходное состояние (И. с.)—холодная
деформация
Рис. 410. Влияние темпера-
туры старения на предел
прочности проволоки диа-
метром 0,135 мм сплава
42НХТЮА (исходное со-
стояние-холодная дефор-
мация 90%). Цифры у кри-
вых — продолжительность
старения, ч
26*
403
Сплав 42НХТЮА применяют для волосковых спиралей часовых
механизмов, обеспечивающих температурную стабилизацию хода ча-
сов. При поставке проволоки из сплава 42НХТЮА гарантируют тем-
пературную погрешность хода часов, определяемую на волосковых
спиралях. В зависимости от величины температурной погрешности
(с/град-сутки) поставляется проволока трех групп:
П
Ш
<0,3
<0,5
<1,0
При изготовлении спиралей плющеную проволоку, имеющую сте-
пень деформации более 90%, завивают в специальных чашечках и
подвергают термофиксации. Основные характеристики волосковой
Рис. 411. Зависимость твер-
дости сплава 43НК.ТЮ от
температуры при различной
продолжительности старе-
ния. Режим термической об-
работки:
1—закалка+старение, 4 ч; 2—за-
калка+старение, 8 ч; 3—холод-
ная деформация 60%Н- старение,
4 ч
спирали — температурная погрешность хода и изохронная ошибка—
резко изменяются при изменении химического состава и в значитель-
ной степени зависят от режима технологических операций. В связи
с этим необходимо строго регламентировать не только выплавку, но
и другие технологические операции, особенно режим последней умяг-
чающей термической обработки и окончательной протяжки. Послед-
няя умягчающая обработка проволоки производится в диаметре
0,9 мм, а затем проволока протягивается до диаметра 0,6—0,135 мм.
Зависимость предела прочности холоднодеформированной прово-
локи из сплава 42НХТЮА от температуры и продолжительности ста-
рения представлена на рис. 410.
Холоднодеформированная проволока диаметром 0,135 мм после
старения при 700° С в течение 1 ч имеет следующие магнитные свой-
ства:
, 1 с . . . s . » г s z/w
%, Гс/э......................... 100
иот, Гс/э....................... 220
Н Э............................. 8,0
Сплав 43НКТЮ. Имеет наиболее высокую температуру маг-
нитного превращения (420° С) и наибольшую индукцию насыщения
из всех элинварных сплавов. Сохраняет температурную стабильность
модуля упругости до 300° С (см. рис. 405). При поставке сплава га-
404
рантируется температурный коэффициент частоты в пределах
±30-10~6 1/’С в интервале 20—300 °C после закалки с 950° С в воде
и старения при 600—700° С в течение 2—4 ч. Сплав рекомендуется
применять как после закалки и старения, так и после холодной
деформации и старения. Изменение твердости закаленного и холодно-
деформированного сплава в зависимости от температуры и продол-
жительности старения показано на рис. 411.
Магнитные свойства сплава 43НК.ТЮ после закалки с 950° С в
воде и старения при 650° С:
Вг, Гс .......... 5600
"с> Э . v ..... . 0,9
Сплав 43НХВТ является материалом с повышенным положи-
тельным температурным коэффициентом частоты. Его применяют
для колебательных систем с пьезокерамическим возбуждением, ком-
пенсируя отрицательный температурный коэффициент частоты пьезо-
керамики.
Технические условия на сплав 43НХВТ гарантируют температур-
ный коэффициент частоты в пределах (ф-50-=-+70) • 10~6 1/°С в ин-
тервале 20—60° С.
Влияние температуры старения на температурный коэффициент
частоты и модуль упругости закаленного с 950° С в воде сплава
Рис. 412. Влияние температуры
старения на температурный
коэффициент частоты и модуль
упругости сплава 43НХВТ.
Цифры у кривых — продолжи-
тельность старения, ч
Рис. 413. Изменение твер-
дости закаленного с 950° С
сплава 43НХВТ в зависи-
мости от температуры ста-
рения
43НХВТ показано на рис. 412. Изменение твердости этого сплава
от температуры старения показано на рис. 413.
Сплав ЭП218. Рекомендуется применять для колебательных си-
стем и упругих чувствительных элементов, к которым предъявляют
жесткие требования по температурной стабильности модуля упру-
гости или температурному коэффициенту частоты. Гарантирован-
ные техническими условиями значение ТКЧ ±5-10-6 1/°С достигается
после закалки с 950° С в воде и старения при 600—700° С в течение
2—4 ч.
405
Рис. 414. Зависимость твер-
дости HV и модуля упру-
гости Е закаленного с 950° С
сплава ЭП218 от температу-
ры старения
Рис. 415. Зависимость модуля
упругости сплава 36НХ11 от
температуры. Исходная обра-
ботка — холодная деформа-
ция 60%
Рис. 417. Зависимость тем-
пературного коэффициента
частоты камертонного би-
металла марки 40Н35Х8Г
от температуры нормализа-
ции (выдержка 2 ч, охлаж-
дение-—воздух). Механи-
ческая обработка:
1 — без шлифовки; 2 — шлифовка
на 0,1 мм; 3 — на 0,2 мм
Рис. 416. Зависимость предела
прочности холоднодеформиро-
ванной на 75% проволоки диа-
метром 1,0 мм из сплава
36НХ11 от температуры старе-
ния (выдержка 2 ч)
Температура нормализации, °C
406
Влияние температуры старения на твердость и модуль упругости
сплава ЭП218, закаленного с 950° С. показано на рис. 414. Макси-
мальное значение модуля упругости наблюдается после старения
при 600° С.
Сплавы ЭП297 и 36НХ11 относятся к деформационно твердею-
щим сплавам с температурно стабильным модулем упругости. Хими-
ческий состав, физико-механическЛ свойства и сортамент спла-
вов см. в табл. 218—220. Горячая деформация этих сплавов произ-
водится в интервале 1100—800°С. Перед холодной деформацией сплавы
Рис. 419. Кривая намагни-
чивания биметалла марки
40Н35Х8Г
Рис. 418. Зависимость модуля упруго-
сти камертонного биметалла марки
40Н35Х8Г от температуры нормали-
зации
подвергают нормализации при 850—1000° С; технология травле-
ния аналогична применяемой для дисперсионно твердеющих элинва-
ров. Сплавы ЭП297 и 36НХ11 имеют наиболее высокую коррозион-
ную стойкость из всех элинварных сплавов, их свойства очень близ-
ки, температурная стабильность модуля упругости сохраняется до
100° С.
На рис. 415 показано изменение модуля упругости сплава 36НХ11
при нагреве. Зависимость прочности холоднодеформированной про-
волоки от температуры старения показана на рис. 416.
Камертонный биметалл — материал, состоящий из двух
слоев сплавов с различными по знаку температурными коэффициен-
тами модуля упругости, прочно соединенных между собой по всей
поверхности соприкосновения. Подбором химического состава состав-
ляющих слоев и их толщин получают малый температурный коэф-
фициент частоты, который за счет шлифовки и термической обработ-
ки может быть уменьшен (до 1-3-10~7 1/°С). Составляющими
изготовляемого в настоящее время камертонного биметалла являют-
ся элинвары 75Н34Х8ГЗ, 40Н35Х8Г и сталь У8. Химический состав
и сортамент приведены в табл. 218, 220 соответственно.
Камертонный биметалл марки 75Н34Х8ГЗ поставляется с гаран-
тированным соотношением слоев, температурный коэффициент ча-
стоты не гарантируется.
Камертонный биметалл марки 40Н35Х8Г поставляется с гаранти-
рованной величиной температурного коэффициента частоты (не более
3-10~6 1/°С) и с гарантированным соотношением слоев. Температур-
ный коэффициент частоты камертонного биметалла можно умень-
шить с помощью термической обработки и последующей шлифовки.
На рис. 417 показано изменение температурного коэффициента
частоты биметалла марки 40Н35Х8Г от температуры нагрева при
термообработке. При повышении температуры нормализации от 550
до 850° С ТКЧ смещается в сторону положительных значений. Пос-
407
ле шлифовки стальной составляющей можно получить положитель-
ный температурный коэффициент частоты менее 1 -10—6 1/°С.
На рис. 418 показано влияние температуры нагрева при термо-
обработке на модуль упругости биметалла марки 40Ы35Х8Г. Кривая
намагничивания биметалла 40Н35Х8Г приведена на рис. 419.
СПИСОК, ЛИТЕРАТУРЫ
Барсегьян Л. В., Сольц В. А. — «Электронная техника», серия 14
«Материалы», 1967, вып. 8, с. 17—22 с ил.
Белов Б. Г., Платова С. Н., Барсегьян Л. В. — МиТОМ, 1970,
№ 2, с. 25—28 с ил.
Белов К. П. Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнети-
ках. М., Гостехнздат, 1957. 279 с. с ил.
Борисова А. К., Белов Б. Г.МиТОМ, 1966, № 6, с. 10—11 с ил.
Борисова А. К-, Горюшкина Н. М. — МиТОМ, 1972, № 11, с. 19—22
с ил.
Борисова А. К-, Демин П. И. — МиТОМ, 1969, № 2, с. 7—10 с ил.
Борисова А. К., Демин П. И. — «Электронная техника», серия 14 «Ма-
териалы», 1969, вып. 3, с. 11—13 с ил.
Данилина Г. А., Лукьянова О. С., Сольц В. А. и др. — Труды
НИИТеплоприбор. Сб. Xs 4. М., Изд. ЦИНИТИПриборэлектропром, 1962,
с. 17—40 с ил.
Захаров Е. К., Рахштадт А. Г., Л ешковцев В. Г. — «Заводская
лаборатория», 1960, № 8, с. 980—983 с ил.
К нор оз М. М., Сольц В. А., Уразгельдеева М. В. — «Физико-хи-
мическая механика материалов», 1970, № 5, с. 108—111 с ил.
Прецизионные сплавы. М., Металлургиздат, 1956 (ЦНИИЧМ. Сб. № 15).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1968 (ЦНИИЧМ. Сб. № 64).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1969 (ЦНИИЧМ Сб. № 71).
Прецизионные сплавы. М., «Металлургия», 1971 (ЦНИИЧМ. Сб. № 78).
Прецизионные сплавы. Сб. № 1. М., «Металлургия», 1972 (МЧМ СССР).
Прецизионные сплавы с особыми свойствами теплового расширения и упру-
гости. М., изд-во стандартов, 1972. 152 с. с ил
Рахштадт А. Г. Пружинные стали и сплавы. М., «Металлургия», 1971.
496 с. с ил.
Сольц В. А., Бядретдинова М. А. — В кн.: Рений (труды II Все-
союзного совещания по проблеме рения). М., «Наука», 1964, с. 200—203 с ил.
Сольц В. А., Жданова А. С. и др. — «Сталь», 1971, № 4, с. 357—360 с ил.
Сольц В. А., Супов а М. Е., Бядретдинова М. А. — В кн.: Рений
в новой технике (Труды III Всесоюзного совещания по проблеме рения).
Ч. П. М., «Наука», 1970, с. 120-124 с ил.
Тимофеева Г. С., Карпов А. Г., Сольц В. А. — «Авиационная про-
мышленность», 1971, № 6, с. 63—64 с ил.
Чомова Н. Г. — В кн.: Перспективы развития упругих чувствительных эле-
ментов. М., Изд. ЦИНИТИПриборэлектропром, 1961, с. 237—240 с ил.
Глава VI
СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ
МАТЕРИАЛЫ (СМ)
Сверхпроводящие материалы (СМ) — новый особый тип провод-
никовых материалов, отличающийся нулевым значением электросоп-
ротивления в определенном диапазоне температур, магнитных полей
и плотностей тока.
Сверхпроводящие материалы находят применение в физике вы-
соких энергий для создания сильных источников поля, в криогенной
электротехнике и энергетике (например, МГД-генераторы, электри-
ческие вращающиеся машины, накопители энергии, линии передачи),
в космической технике, в вычислительной технике для создания сверх-
проводящих быстродействующих элементов. Области применения СМ
будут расширяться по мере разработки и промышленного освоения
новых типов этих материалов.
Основные сверхпроводящие параметры СМ: критическая темпе-
ратура перехода из сверхпроводящего в нормальное состояние (Гк),
верхнее критическое магнитное поле (//кг) и критическая плотность
тока (/к) в заданном поперечном поле при температуре ниже Тк
(обычно при температуре жидкого гелия 4,2° К).
Для стабильной работы изделия из СМ необходимо одновремен-
ное выполнение условий: Т<ТК. Н<НК2 и /</к.
Задачи конструирования и эксплуатации сверхпроводящих
устройств и элементов предъявляют, кроме того, определенные тре-
бования к механическим, электрическим и тепловым свойствам СМ.
СМ можно разделить на две группы:
1. СМ с высоким уровнем критического тока в заданном попереч-
ном магнитном поле при 4,2° К.
2. СМ с заданным сочетанием сверхпроводящих и обычных па-
раметров.
СМ первой группы освоены промышленностью и производятся в
больших количествах. СМ второй группы выпускаются пока в виде
опытных партий.
1. СМ С ВЫСОКОЙ КРИТИЧЕСКОЙ
ПЛОТНОСТЬЮ ТОКА
СМ этой группы относятся к сверхпроводникам I рода, имеющим
высокое значение /к и //кг. Их используют для создания крупно-
масштабных сверхпроводящих магнитных систем для криогенной
электротехники и энергетики больших мощностей.
Сверхпроводящие сплавы
Общая характеристика. В ЦНИИЧМ разработаны и производят-
ся сверхпроводящие сплавы 65БТ, 50БТ и 35БТ на основе систе-
мы Nb—Ti—Zr (табл. 223). Эти сплавы обладают высокими значе-
ниями /к(3-104—105 А/см2) и НК2 (~ 100 кЭ) и температурой пере-
хода в сверхпроводящее состояние ~8—10° К.
409
ТАБЛИЦА 223. СОРТАМЕНТ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СПЛАВОВ
Марка сплава Диаметр проволоки*, мм Толщина медного покрытия, мм Длина, м ТУ
65БТ 0,27 + 0,02 0,04 2000 + 100 ЧМТУ 1-29—66
50БТ 0,31+0,02 0,27 + 0,02 0,07 2000 + 100 ЧМТУ/ЦНИИЧМ
35БТ 0,34 + 0,02 0,27; 0,30 0,31; 0,34 0.33 0,37; 0,35; 0,38; 0,41 0,04 0,08 1000 1458—67 ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1489—69
* В числителе — неомсдненной проволоки, в знаменателе — омедненной.
ТАБЛИЦА 224. НОРМИРУЕМЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СПЛАВОВ
Марка сплава тк. «к нк2, кЭ, при 4,2 °к /К-1О, А/см2, в поле 35 кЭ р, мкОм-см, при 300 °к &в, кгс/мм2, при 300 °К 6. % ТУ
65БТ 9,7 75—90 5—10 130+150 1-2% ЧМТУ 1-29—66
50БТ 8,5 105—120 5—8 — 80+85 1-2% ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1458—67
35БТ 8,0 100—110 4—10 118—125 70 1-2% ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1489—69
Примечание. Проволока из сплавов 65БТ и 50БТ должна выдерживать пятикратную навивку без нарушения медного покрытия
на оправку диаметром 10 мм, а проволока из сплава 35БТ — иа оправку диаметром 15 мм.
Назначение—для сверхпроводящих соленоидов, сверхпроводящих
магнитных систем.
Основные технологические данные. Можно подвергать горячей
деформации в строго установленном интервале температур и холод-
ному волочению до диаметра 0,27 мм с применением специальных
промежуточных термических обработок. Проволока из сплавов может
быть покрыта медью и изолирующим лаком. Сплавы поставляют
в виде омедненной проволоки после термической обработки.
Структурные особенности. Сверхпроводящие параметры зависят
от структурного состояния материала и режима термической обра-
ботки. Особенно это относится к /к, так как пиннинг вихрей потока
определяется характером и размерами структурных несовершенств.
На рис. 420, 421 приведены изотермические сечения диаграммы
состояний системы Nb—Ti—Zr, дающие представление о фазовом со-
ставе сплавов при различных температурах (по данным О. С. Ивано-
ва с сотр.).
Режим термической обработки поставляемых сплавов выбирают
так, чтобы получить оптимальную величину пиннинга потока на
структурных дефектах и выделениях др^»их фаз.
Сплавы 50БТ и 65БТ представляют собой однофазный твердый
раствор с гранецентрированной кубической решеткой (P-фаза). Хо-
лодная деформация с последующим отжигом при 400—500° С приво-
дит к изменению тонкой структуры сплавов, сопровождающемуся
увеличением /к. Характер этих изменений пока недостаточно ясен.
Сплав 35БТ на диаграмме состояний лежит вблизи границы струк-
турных превращений, причем на изотермических сечениях метаста-
бильной диаграммы состояния положение этой границы существенно
зависит от температуры. Имеются указания о том, что низкотемпе-
ратурный отжиг (при 250—500° С) после холодной деформации при-
водит к образованию в p-матрице этих сплавов и-фазы и выделений
фаз с неустановленной структурой размерами порядка сотен ангст-
рем, с последующим образованием a-фазы, обогащенной титаном
(табл. 224, 225).
ТАБЛИЦА 225. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДЯЩИХ
СПЛАВОВ
Марка сплава Темпе- ратура испыта- ния, °к °0.2' кгс/мм2 "в- кгс/мм2 6, % Ф, % ан’ (кгс-м)/см2
35БТ 300 18,4 49,4 40,0 67,9 19,9
77 48,4 91,9 36,0 — 9,0
20 73,3 116,5 15,5 10,0 8,4
50БТ 300 46,8 47,2 30,0 43,8 22,0
77 97,6 99,2 11,7 60,9 6,8
20 — 141,0 — — 2,6
65БТ 300 85,5 18,7 64,5 18,7
77 147,6 150,7 10,0 44,0 7,0
20 189,5 198,0 4,2 — 4,5
411
Рис. 421. Изотермические
сечения системы нио-
бий — титан — цирконий:
а — 900; б — 570” С
fZr 20 40 60 80 Ti
О
Рис. 422. Диаграмма растяжения стандартных образцов сверх'
проводящих сплавов 65БТ (я), 50БТ (б) и 35БТ (в) при раз-
ных температурах
413
Диаграммы растяжения стандартных образцов сверхпроводящих
сплавов 65БТ, 50БТ и 35БТ при различных температурах приведены
на рис. 422.
Характерные свойства и преимущественное применение. Сплав
65 БТ обладает наиболее высокой /к и Тк, а также высоким преде-
лом текучести и прочности при растяжении и применяется для изго-
товления соленоидов. Сплав 50БТ обладает наибольшим значением
Нкз и может быть особенно рекомендован для изготовления внут-
ренних секций соленоидов.
Сплав 35БТ отличается высоким уровнем удельного электросо-
противления в нормальном состоянии, почти в два раза превышаю-
щим удельное сопротивление сплава 65БТ, поэтому он может быть
рекомендован для изготовления тепловых ключей, предназначенных
для отключения сверхпроводящих магнитных устройств. Сплав 35БТ
характеризуется высоким уровнем относительного удлинения и су-
жения, удельной ударной вязкости, которые он сохраняет при низких
температурах (77—20°С), а также слабой зависимостью сверхпрово-
дящих свойств от толщины. Это делает его предпочтительным для
изготовления лент, кабелей, разных композиционных материалов.
Сверхпроводящие композиционные соединения
Для крупных устройств с высокой конструктивной плотностью
тока разработаны стабилизированные сверхпроводники. СМ с высо-
кими значениями /к и Нм относятся к так называемым неидеальным
(жестким) сверхпроводникам второго рода. В таких сверхпроводни-
ках возможны скачкообразные изменения магнитного потока, обу-
словленные тепловыми флуктуациями, что увеличивает тепловыделе-
ние, повышает температуру и нарушает сверхпроводящее состояние.
Отвод тепла в жидкий гелий повышается, если сверхпроводник по-
крывается достаточным слоем нормального металла, хорошо прово-
дящего тепло и электрический ток, например, меди или алюминия.
Наиболее благоприятные условия для стабилизации создаются в
сверхпроводящих композиционных материалах (СКМ), представляю-
щих многожильную или многослойную систему, состоящую из тонких
сверхпроводников, помещенных в матрицу из нормального металла.
Сверхпроводящие композиционные материалы
в виде проволоки
Общая характеристика. Сверхпроводящие композиционные мате-
риалы марок СКМС и СКМДС изготовляются в виде проволоки по
ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1506—70.
Проволока марки СКМС — сверхпроводящий композиционный
материал скрученный — состоит из 19, 37 или 61 жил сверхпрово-
дящего сплава 35БТ, заключенных в матрицу из меди марки МВ.
Проволока марки СКМДС — сверхпроводящий композиционный
материал двойной скрученный — состоит из 19, 37 и 61 жнл сверх-
проводящего сплава 35БТ, покрытых тонким слоем сплава сопротив-
ления 35НД и заключенных в матрицу из меди марки МВ.
Скрутка сверхпроводящих жил позволяет существенно повысить
критическую скорость изменения магнитного поля Нк, в частности
скорость запитки сверхпроводящего устройства, и уменьшить потери
414
415
при перемагничивании. Введение в проволоку СКМДС дополнитель-
ной по сравнению с СКМС прослойки из сплава с высоким удель-
ным сопротивлением обеспечивает высокий уровень стабилизации в
условиях динамического режима. Применение этого материала поз-
воляет увеличить скорость запитки сверхпроводящих магнитных
устройств до Ю3—104 Э/с при сохранении сверхпроводящих и меха-
нических свойств, соответствующих СКМС. На рис. 423 показано по-
перечное сечение СКМС-19, СКМС-37 и СКМДС-19, а на рис. 424—
внешний вид проволоки СКМС со стравленной медью.
Область применения — сверхпроводящие системы и устройства с
высокой конструктивной плотностью тока и определенной скоростью
изменения магнитного поля: соленоиды, переключатели, накопители.
Технологические особенности изготовления СК.М:
1) использование специальных методов подготовки поверхности
компонентов материала перед их совместной деформацией;
2) использование высокопроизводительного мощного прессового
оборудования, позволяющего обрабатывать заготовки большого веса;
3) применение специального способа скручивания сверхпроводя-
щих жил, позволяющего получать заданный шаг скрутки (до не-
скольких мм);
4) возможность получения СКМ широкого сортамента (проволо-
ка, шинка, трубка) с большим числом (до 1000) тончайших (до
0,007 мм) сверхпроводящих жил при заданном коэффициенте запол-
нения Scn/So. СКМ поставляются в термообработанном состоянии.
Сортамент СКМС и СКМДС приведен в табл. 226. Возможно из-
готовление проволоки диаметром менее 0,5 мм и с другим числом
жид. Отношение площади поперечного сечения проволоки к площади
поперечного сечения сверхпроводящих жил должно быть не более
4 : 1. Шаг скрутки жил в проволоке ~10—20 мм.
В табл. 227 приведены нормируемые физико-механические свой-
ства композиционных материалов. Проволока диаметром 1—1,5 мм
должна выдерживать навивку без разрушения на оправку диамет-
ром 15 мм, а проволока диаметром меньше 1,0 мм — на оправку диа-
метром 10 мм.
Новые типы СКМ. По материалам исследования приведены
данные по новым типам СКМ.
СКМС-61 — частично стабилизированный СКМ с повышенным ко-
эффициентом заполнения SCn/So=0,36 вместо 0,31 и 0,25 у СКМС-19
и СКМС-37 соответственно. Такие СКМ могут быть применены в
устройствах, имеющих внешнюю защиту.
ТАБЛИЦА 226. РАЗМЕРЫ ПРОВОЛОКИ СКМС и СКМДС
(ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1506—70)
Диаметр проволоки, мм Допуск на диаметр, мм Длина одного куска проволоки, м
0,5-0,7 + 0,02 >2000
0,8-1,0 + 0,03 >600
1,1-1,5 ±0,05 >200
416
Рис. 425. Поперечное
сечение материала
СКМС-61.Х10
Рис. 426. Поперечное сечение материала СКМП-37Х20
Рис. 427. Поперечное сечение трубчатых СКМ:
а — СКМТ-32; б — СКМТП-32
27—1080
417
ТАБЛИЦА 227. НОРМИРУЕМЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СКМС и СКМДС (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1506—70)
Марка тк, »к ^К2’ при 4,2° К / 104А/см2, в поле 35 кЭ при 4,2° К йк. Э/с Ов, кгс/мм2 при 300° к
СКМС 8,2—8,3 100—110 3—6 >102 40—60
СКМДС 8,2—8,3 100—110 3—6 >103
Примечание. Здесь и далее /к рассчитывается на полное сечение про-
водника.
Поперечное сечение СКМС-61 приведено на рис. 425.
СКМС-61 содержит 61 жилу из сплава 35БТ в матрице из меди
марки МВ. Он изготовляется в диаметре 0,5 мм. Шаг скрутки 7 мм,
/к=46 кА/см2 в поперечном магнитном поле 35 кЭ при 4,2° К. Пре-
дел прочности при 300° К Ов=59,6 кгс/мм2.
В ЦНИИЧМ разработаны также СКМ с прямоугольным сечением
типа СКМП на базе сплавов 35БТ и 50БТ (рис. 426) и полые в виде
трубы типа СКМТ (рис. 427).
Создание и применение СКМТ улучшает теплоотвод, создает воз-
можность исключения гелиевого криостата (работа по циклу систе-
ма— рефрижератор), улучшает механическую прочность системы,
упрощает изоляцию сверхпроводящих материалов.
Сверхпроводящий композиционный материал 70Б в виде ленты
Общая характеристика. Стабилизированная лента 70Б разрабо-
тана на основе NbsSn, обладающего высокими сверхпроводящими
свойствами (7’к=18°К, Нк2=220 кЭ при 4,2°К). Она состоит из
ниобиевой подложки толщиной 0,018—0,020 мм, обладающей высо-
кой прочностью, слоя NbsSn толщиной 0,002—0,010 мм и двусторон-
него медного стабилизирующего покрытия общей толщиной 0,03—
0,05 мм. Сложное строение ленты вызвано тем, что СМ должен на-
ходиться на прочной основе, так как в процессе эксплуатации СМ
испытывает в сильных магнитных полях большие механические на-
пряжения. Материал подложки обладает высокой электропроводно-
стью при низких температурах и сильных магнитных полях (р»
«0,03 мкОм-см), поэтому она защищает СМ от скачков потока и
перегрева при переходе в нормальное состояние. Медное покрытие
также выполняет роль стабилизирующего материала. Лента может
быть покрыта лаком для изоляции и предохранения меди от кор-
розии.
Область применения — сверхпроводящие магнитные системы для
полей свыше 100 кЭ.
Технологические особенности. Высокий уровень /к сплава 70Б со-
храняется за счет дефектов решетки подложки, находящейся в силь-
но деформированном состоянии, поэтому ленту из него в состоянии
поставки нельзя нагревать выше 600° С.
Медное покрытие должно быть двусторонним и сплошным. Ка-
чество медного покрытия проверяется испытанием на отслои путем
418
навивки образца ленты длиной 200 мм на оправку диаметром 20 мм
от каждого отрезка.
Куски ленты можно спаивать обычным припоем, в особых слу-
чаях может быть применен индий. Участок пайки равен примерно
ширине ленты. Электросопротивление спая меньше 10~2 мкОм-см.
Рис. 428. Зависимость
критического тока /к
(в расчете на 1 мм
ширины) ленты 70Б
от внешнего попереч-
ного магнитного поля
При величине тока порядка сотен ампер в соединении выделяется
тепла меньше 10~4 Вт, которое легко отводится хладоагентом (жид-
кий гелий), при этом температура спая практически не повышается.
Пайка допускается как вне обмотки соленоида, так и внутри нее.
Сортамент — ленту 70Б выпускают толщиной 0,08+0-03 мм, шириной
20>5 и 30~°.5 мм и длиной Э2 100 м. На полной длине куска ленты
допускается не более одной сварки подложки.
Нормируемые свойства ленты 70Б по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1491—69:
Тк, °К...................................... 17
НК2 при 4,2° к, кэ.........................>150
/кв поле 40 кЭ при 4,2° К, А/мм . . 20—25
свпри 300° К, кгс/мм2....................... 34
<Твпри 77° К, кгс/мм2....................... 60
Лента 70Б допускает многократную навивку на оправку диамет-
ром 10 мм без разрушения. Зависимость критического тока от поля
в расчете на 1 мм ширины приведена на рис. 428.
2. СМ С ЗАДАННЫМ СОЧЕТАНИЕМ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ
И НЕСВЕРХПРОВОДЯЩИХ (НОРМАЛЬНЫХ) ПАРАМЕТРОВ
В эту группу входят сверхпроводящие сплавы: с заданными зна-
чениями Тк и температурного коэффициента электросопротивления
в нормальном 'состоянии; с высоким электросопротивлением в нор-
мальном состоянии; с заданными механическими свойствами; с вы-
сокими магнитными свойствами. Обозначения сплавов, приведен-
ных ниже, даны условно.
27*
419
Сплавы 70ТМ и 60ТБЛ с заданным значением Тк
и низким температурным коэффициентом
электросопротивления в нормальном состоянии
Сплав 70ТМ на основе системы Ti—Мо и сплав 60ТБЛ на
основе системы титан — ниобий обладают значением Тк, близким
к температуре жидкого гелия
(4,2° К) н низким значением тем-
пературного коэффициента элек-
тросопротивления в нормальном
состоянии. Сплав применяется для
уровнемеров жидкого гелия.
Основные технологические
данные. Сплавы можно подвер-
гать горячей деформации в стро-
го определенном интервале тем-
ператур и холодному волочению
до диаметра 0,2 мм с примене-
нием специальных промежуточных
термических обработок. Сплавы
поставляют в холоднодеформиро-
ванном состоянии.
В табл. 228 приведены сорта-
мент и физические свойства
сплавов.
Проволока допускает много-
кратную навивку на диаметр 10 мм
без разрушения. Кривая перехода
из сверхпроводящего в нормаль-
ное состояние для сплава 70ТМ
приведена на рис. 429.
ТАБЛИЦА 228. СОРТАМЕНТ И СВОЙСТВА
Марка сплава Сортамент X о М Ширина перехода ДГК, °К Отклонение Тк по длине проволоки, % Изменение электросо- противления в интервале 5—300° К, % а S я а е>
70ТМ Проволока 0,2—0,01 мм 4,4— 4,6 <0,2 + 0,1 <10 100
60ТБЛ Проволока 0,2—0,01 мм 4,8— 5,2 <0,3 — <10 —
Сверхпроводящий сплав ЗОБТЦ с высоким
электросопротивлением в нормальном состоянии
Сплав ЗОБТЦ на основе системы титан — ниобий обладает вы-
соким удельным электросопротивлением в нормальном состоянии.
Сплав применяется в качестве тепловых ключей для отключения
сверхпроводящих соленоидов после запитки.
420
Основные технологические данные. Сплав допускает горячую де-
формацию в определенном интервале температур и холодное воло-
чение до диаметра 0,2 мм с применением специальных промежуточ-
ных термических обработок. Сплав поставляется в термообработан-
ном состоянии в виде проволоки диаметром от 0,2 до 1,5 мм.
Свойства сплава ЗОБТЦ:
Р при 300° К, мкОм-см.................................. 122—126
Гк, °К.................................................
/к в поле 40 кЭ при 4,2° К, А/см2.....................(6—17)-10*
Сверхпроводящий сплав ЗОБТЮ
с заданными упругими свойствами
Сплав ЗОБТЮ на основе системы титан — ниобий имеет задан-
ные упругие свойства в нормальном состоянии. Сплав при^няют
для комбинированных токопроводов и упругих чувствительных эле-
ментов, работающих в области криогенных температур.
Основные технологические данные. Сплав можно подвергать го-
рячей деформации в строго определенном интервале температур,
холодной прокатке до 0,1 мм и холодному волочению до 0,27—
0,30 мм с применением промежуточных термических обработок.
Сортамент. Сплав выпускают в термически обработанном состоя-
нии в виде ленты толщиной от 0,1 до 3,0 мм и проволоки диамет-
ром от 0,27 до 0,30 мм. Сверхпроводящие свойства сплава ЗОБТЮ:
Тк, «к........................ 8.2
Як2, кЭ........................ 90
/кв поле 40 кЭ при 4,2° К, А/см2 . . . 5-Ю1
Механические свойства сплава ЗОБТЮ, измеренные при разных
температурах, приведены в табл. 229.
ТАБЛИЦА 229. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ЗОБТЮ
Температура испытания, °К а0,05’ кгс/мм8 Е, кгс/мм2 ан' (кгс-м)/см2 Температур- ный коэффи- циент модуля упругости, Ю““6 град“х Механи- ческий гистере- зис, %
300 77 70—74 76—77 8100 8400 2,5 1 2,0 J 90—100 0,03
Сплав БТЦ
с высокими прочностными параметрами
Сплав БТЦ на основе системы ниобий — цирконий обладает вы-
сокими пластическими и прочностными параметрами в нормальном
состоянии. Сплав применяется В качестве подложки для изготовле-
ния ленты 70Б.
Основные технологические данные. Сплав допускает горячую
и холодную деформацию.
421
Сортамент. Сплав поставляется в виде ленты толщиной 15—
20 мкм в холоднодеформированном состоянии. Механические свой-
ства при разных температурах испытания приведены в табл. 230.
ТАБЛИЦА 230. ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ СПЛАВА БТЦ
Толщина ленты, мкм Температура испытания, °к °в’ кгс/мм3 Толщина листа, мкм Температура испытания, °К "в- кгс/мм’
15 300 77 95 117 20 300 77 84 116
Сплав 70Б-МП с высокими магнитными свойствами
Сплав 70Б-МГ1 па основе соединения Nb3Sn обладает высокой
стабильностью к изменению внешнего магнитного поля и темпера-
туры. Основные сверхпроводящие параметры: 7’к~18°К, Hr.,x
№ 220 кЭ. Сплав применяется для сверхпроводящих экранов, кон-
тактов, магнитных насосов и др.
Основные технологические данные. Сплав изготавливается мето-
дом порошковой металлургии с последующей термической обработ-
кой. Его можно подвергать резке, фрезерованию, сверлению и шли-
фовке. Из-за хрупкости материала детали из него необходимо раз-
гружать от внешних механических напряжений в процессе их экс-
плуатации. Сортамент и магнитные свойства даны в табл. 231.
ТАБЛИЦА 231. СОРТАМЕНТ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА 70Б-МП
Сортамент Размеры, мм Н', кЭ (пре- дельное маг- нитное поле)
Пластина 100 А-250X30^-80X2^-6 10
Трубка Диаметр 20—40, толщина стенки 5—10, длина 50—150 15
Стержень Диаметр 20—60; длина 50—150 —
Порошок Зернистость 0,02—0,05 —
СПИСОК. ЛИТЕРАТУРЫ
Сверхпроводники в судовой технике. Л., «Судостроение», 1971. 256 с. с ил.
Авт.: В. Б. Зенкевич, Е. Л. Козловский, М. Г. Крем л ев
и др.
Зенкевич В. Б., Сычев В. В. Магнитные системы на сверхпроводниках.
М„ «Наука», 1972. 260 с. - нл.
Иванов О. С., Раевский И. И., Степанов Н. В. Сверхпроводящие
сплавы системы ниобий—титан—цирконий—гафний М., «Наука», 1971. 165 с.
с ил.
Молотилов Б. В., Маторин В. И., Федотов Л. Н. — «Электротех-
ническая промышленность». Инф. научно-техн. сб. М., 1971, вып. 10, с. 16—20
с ил.
Савицкий Е. М., Барон В. В., Ефимов Ю. В. и др. Металловеде-
ние сверхпроводящих сплавов. М., «Наука», 1969. 265 с. с ил.
Глава VII
ТЕРМОБИМЕТАЛЛЫ
Термобиметалл — материал, состоящий из двух или нескольких
слоев металлов или сплавов, прочно сваренных по всей поверхности
соприкосновения, с различными температурными коэффициентами
линейного расширения (ТКЛР).
Составляющую термобиметалла с большим ТКЛР принято назы-
вать активным слоем, с меньшим ТКЛР — пассивным слоем. Иногда
между активным и пассивным слоями располагается промежуточ-
ный слой с высокой электропроводностью. g
При изменении температуры термобиметалл вследствие разности
ТКЛР составляющих изгибается по дуге окружности, при этом воз-
никают внутренние напряжения, которые при повышении темпера-
туры и нагрузки могут превысить предел упругости составляющих
термобиметалла и вызвать их остаточную деформацию. Термоби-
металл сохраняет свою работоспособность в области упругих де-
формаций.
Максимальные напряжения в нагреваемой полосе термобиметал-
ла возникают в месте соединения слоев, а на поверхности они го-
раздо меньше. При нагревании в активном слое действуют сжима-
ющие напряжения, и он располагается с выпуклой стороны, а пас-
сивный с вогнутой. При охлаждении термобиметаллическая полоса
изгибается в противоположную сторону.
Простота действия термобиметалла дает возможность применять
его в качестве чувствительных элементов не только для измерения
температуры окружающей среды, но и изменения состояния, процес-
сов и параметров, связанных с изменением температуры. В этом
случае термобиметалл может выполнять функции измерительного,
компенсационного, регулирующего или защитного элементов. Так,
например в качестве измерителей термобиметаллы используют в тер-
мометрах для измерения температуры воздуха, пара, жидкостей,
в электрических и газовых печах, радиаторах, термостатах, указа-
телях давления масла, газа, нефти и т. д., в компенсаторах тем-
пературы в двигателях, в автоматических регуляторах напряжения,
в системах автоматического контроля при циркуляции охлаждаю-
щих жидкостей или их уровня. Применяют их и в качестве защит-
ных элементов — в предохранительных переключателях, автомати-
ческих предохранителях, тепловых и защитных реле. Термобиметал-
лы нашли широкое применение в промышленных и бытовых при-
борах.
Несмотря на большое разнообразие и внешнее различие конст-
руктивных форм термобиметаллических элементов, онн могут быть
классифицированы по трем основным признакам: 1) по способу
теплового воздействия на термобиметаллический элемент; 2) по ра-
бочей функции в приборе или устройстве; 3) по конструктивной
форме элемента.
Теплопередача термобиметаллическому элементу может осущест-
вляться путем конвекции или радиации, в результате теплообмена
между элементом и окружающей средой или путем проводимости,
когда выделение тепла происходит при прохождении электрическо-
423
го тока через элемент. При этом термобиметалл является элемен-
том сопротивления.
В зависимости от выполняемой функции в приборе или механиз-
ме элемент из термобнметалла может развивать определенное пере-
мещение без усилия или развивать только усилие, когда прогиб от
нагрева полностью подавляется, или сочетать определенное усилие
и перемещение.
Наиболее распространенные виды применяемых термобиметалли-
ческих элементов — плоские и U-образные пластины, диски, спирали,
геликоидальные спирали, а также изделия более сложной формы,
такие как двойные и тройные геликоидальные спирали. Выбор тер-
мобиметалла для конкретных требований обусловлен выполняемой
функцией и условиями эксплуатации элемента в составе изделия.
Развитие современной техники требует разработки новых тер-
мобиметаллов с особо высокими чувствительностью, удельным элек-
тросопротивлением и температурой службы, при этом часто требу-
ется сочетание различных физико-механических свойств, например
высокой чувствительности с высоким модулем упругости и темпе-
ратурой службы или сохранением работоспособности в условиях
сильно агрессивных сред.
Надежность изделий с термобиметаллическими элементами в ос-
новном определяется стабильностью физико-механических свойств
термобиметаллов. Поэтому важно изучение стабильности термоби-
металлов в различных температурно-механических и коррозионных
условиях. Приобретает актуальное значение изучение влияния на
стабильность свойств термобиметаллов таких экстремальных усло-
вий эксплуатации изделий с термобиметаллами как сверхнизкие
температуры, глубокий вакуум, магнитное или радиационное воздей-
ствие.
1. СОРТАМЕНТ И СВОЙСТВА ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ
Химический состав
и свойства сплавов-составляющих
Характеристики термобиметаллов определяются физико-механи-
ческими свойствами составляющих компонентов и соотношением их
толщин. Составляющие должны иметь резко отличающиеся ТКЛР,
стабильность фазового состава сплавов в процессе деформации, при
рабочих температурах, при длительном хранении, а также возмож-
но близкие механические свойства. В зависимости от назначения
и требований к их изготовлению и обработке для составляющих
термобиметаллов используются различные материалы (табл. 232).
Наиболее полно удовлетворяют всем этим требованиям сплавы
системы Fe—Ni с различными легирующими добавками.
Для пассивной составляющей в настоящее время используется
в основном сплав 36Н (инвар), ТКЛР которого при 0° С равен
1-Ю-6 1/°С. Однако при нагреве выше точки Кюри аномалия инва-
ра исчезает, и для работы термобиметалла при температурах выше
200° С используют сплавы с 42 или 50% Ni, имеющие более высокую
точку магнитного превращения.
Для активной составляющей применяют сплавы Fe—Ni—Сг, ла-
туни, а также сплав на основе марганца, стабилизированный при-
садками никеля и меди (табл. 233).
424
ТАБЛИЦА 232. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СПЛАВОВ-СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ, %
Наиме- нование состав- ляющих термоби- металлов Марка сплава Ni Сг Fe Си Zn Мп с Si S р Другие легирующие элементы
Активные 75ГНД 20НГ 19НХ 24НХ 27НМ 28НХТЮ НПЗ Л62 Л90 14—16 19—21 18—20 23—25 26,5—28,0 28—30 >99,3 00 to о II! 1 1 1 1 1 1 СО CJ — to <0,8 Основа » Ост. <0,15 <0,15 <0,1 9,5—11,0 <0,15 60,5—63,5 88,0—91,0 Ост. » Ост. 5,5—6,5 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 <0,05 <0,05 <0,08 <0,25—0,35 <0,05 <0,05 <0,15 <0,5 0,15—0,30 0,20—0,40 <0,15—0,30 0,30—0,8 <0,15 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,015 <0,03 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,01 <0,01 5,5—6,5Мо 2,2—2,6Ti; 0,4—0.8А1
Промежу- точные НП2 Ml >99,5 <0,002 — <0,1 <0,005 <0,10 >99,9 0,07 0,005 0,05 <0,10 <0,15 <0,015 <0,01 <0,002 <0,04 —
Пассивные ♦ъ. Кэ СП 36Н 42Н 46Н 50Н 45НХ 45НТЮ 52НТЮ 35—37 41—43 45—47 49—50,5 44—46 44,5—46,5 51—53 5,0—6,5 Основа » » » » » — — 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 О О о /Л /А о о оооооо Си Си Си W СО Си Си 0,15—0,30 0,15—0,30 0,15—0,30 0,15—0,30 0,15—0,30 0,3—0,8 0,3—0,8 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 О ЬО О Ю Js. tO db to О JO О JO | | | | | 00 о со о
ТАБЛИЦА 233. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СПЛАВОВ-СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ
Наименование составляющей Марка сплава (э ооог—ог)Эо/1 Чог» Е, кгс/мм2 р20 (Ом-мм2)/м Ср(20—200° С), кал/(г-град) . cd 6& о S 8 и О. ° "ч —• Cd << м 7, г/см3 S S и to
75ГНД 24—26 12 000 1,72 0,130 0,21 7,26 72—77
20НГ 18—20 17 500 0,78 0,116 0,038 8,14 85—90
19НХ 16—18 19 500 0,80 0,117 0,037 8,04 95—100
24НХ 17—19 19 000 0,83 0,117 0,035 8,12 95—100
Актив- 27НМ — — 0,94 — 8,1
ные 28НХТЮ 14,9— 16,8 19 500 0,93 0,116 0,033 7,89 > 120
НПЗ 13—14 21 000 0,92 0,112 0,142 8,9 —
Л62 20,6 10 000 0,07 0,092 0,260 8,43 —
Л90 18—19 10 500 0,04 0,090 0,400 8,73 —
36Н 1,0— 1,5 15 000 0,79 0,122 0,039 8,12 65—70
42Н 4,0— 5,0 15 500 0,60 0,119 0,40 8,14 75—78
Пассив- 46Н 6,0— 7,0 16 000 0,50 — — 8,19 76—80
ные 50Н 8,5— 9,0 16 500 0,43 0,113 0,049 8,23 77—82
45НХ 6—8 17 500 0,90 0,118 0,036 8,17 80—85
45НТЮ 4,8— 5,6 16 500 0,93 0,120 0,038 8,02 >120
52НТЮ 8 17 400 0,90 — — 8,10 >120
Основные физико-механические свойства
термобиметаллов
Важнейшими характеристиками термобиметаллов являются чув-
ствительность, удельное электросопротивление, рекомендуемая
и предельная температура службы, теплопроводность, прочностные
и упругие свойства.
Чувствительность — основное свойство термобиметалла, харак-
теризующее его деформацию в зависимости от изменения температу-
ры. Она определяется величиной удельного изгиба (4) или коэффи-
циентом чувствительности (М) и обусловлена в основном разностью
ТКЛР активного и пассивного слоев.
Удельный изгиб устанавливает связь между степенью нагрева
образца и его деформацией (стрелой прогиба). Исходя из теории
упругости, перемещение свободного конца консольно зажатой пла-
стины термобиметалла выражается формулой
426
f =
AAtl*
------ l04
h
(8)
Постоянная А называется удельным изгибом и характеризует
перемещение свободного конца пластины термобнметалла длиной
100 мм и толщиной 1 мм при нагреве на 1° С. Как видно из форму-
лы (8):
fft
Л=^104' ™
При различных толщинах и величинах модулей упругости состав-
ляющих термобнметалла выражение (8) принимает вид:
AaAtE1E2h1h.,h
f =---------------------1 — - ------------- . (10)
ЗЛ2 Е{Е2 h2 + (fj + E2 h'~j (fj Л; + E2 /г2)
Причем чувствительность термобнметалла будет максимальной
при соблюдении условия
Л1/л2= (П)
Коэффициент чувствительности устанавливает связь между сте-
пенью нагрева и углом раскрутки спирального образца. Максималь-
ная чувствительность, соответствующая оптимальному соотношению
толщин активного и пассивного слоев, может быть выражена:
3
= —(aj—а2). (12)
Из расчета момента вращения биметаллической архимедовой спи-
рали можно определить угол раскрутки спирали по уравнению
270 /АаА^
Коэффициент чувствительности выражается формулой
Из уравнений (13) и (14) видно, что
М=Аа. (15)
Коэффициент чувствительности и удельный изгиб связаны соот-
ношением
А = 7500 44. (16)
Однако на практике это равенство точно не соблюдается и рас-
хождение экспериментальных данных с теоретическими может дости-
гать 10% из-за внутренних напряжений в термобиметаллах. Чувст-
вительность т'ермобиметалла может изменяться в различных темпе-
ратурных интервалах и ее величину обычно указывают для опреде-
ленного диапазона температур.
Рекомендуемый температурный интервал службы представляет
собой в большинстве случаев интервал наибольшей термоактивности
427
и его устанавливают, исходя из кривой температура — деформация
термобиметалла.
Предельная температура нагрева—максимальная температура,
кратковременный нагрев до которой с последующим охлаждением
не приводит к заметной остаточной деформации. Для некоторых ма-
рок термобиметаллов верхний предел рекомендуемого температур-
ного интервала службы совпадает с предельной температурой нагре-
ва (при длительной эксплуатации могут возникнуть остаточные де-
формации).
Удельное электросопротивление термобиметалла с учетом задан-
ного соотношения слоев определяется по формуле
(K+l)Pi р2
р =,
К р2 + Pi
где H=h\jhi.
В практике используют обычно соотношение
Р = R(S/l).
(17)
(18)
Электросопротивление термобиметалла почти линейно зависит от
температуры:
, Гр= Рзо (1 +ас0- (19)
Прочностные и упругие свойства термобиметаллов достигаются
нагартовкой при холодной прокатке, так как почти все используемые
для их изготовления марки сплавов не упрочняются в результате
фазовых превращений. Обычно степень деформации (нагартовки)
термобиметаллов составляет 40—60%. Для большинства термобиме-
таллов:
св» кгс/мм2
♦ % « 8 » »..........-
ЯУ , , , , ...............
—50—80
_,е_1 к
-200—300
Благодаря высоким упругим свойствам термобиметаллы в рабо-
чем интервале температур сохраняют линейную зависимость дефор-
мации от температуры при отсутствии механического гистеризиса
и имеют модуль упругости в пределах 12 000—18 000 кгс/мм2.
ТАБЛИЦА 234. УСЛОВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ
ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ (ГОСТ 10533—63)
Условные характеристики свойств Номер группы Чувствительность р, (Ом-мм2)/м
А, 1/°С М-10», 1/°С
Высокие 1 >0,15 >24 >1,0
Повышенные 2 0,12—0,15 19—24 0,75—1,0
Средние 3 0,075—0,115 12—18,5 0,55—0,74
Пониженные 4 <0,075 12 0,30—0,54
Низкие 5 — — <0,3
428
ТАБЛИЦА 235. НОРМИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ
Марка термобиметалла Марка составляющих А, 1/°С (0—200 °C) Допускаемое отклонение по удельному изгибу, %
активный слой пассивный слой проме- жуточный слой
ТБ2013 (ТБ36) 75ГНД 36Н — 0,20 ±10
ТБ1613 (ТБ37) 75ГНД 45НХ — 0,16 ±12
ТБ1523 (ТБ72) 20НГ 36Н — 0,15 ±12
ТБ 1423 (ТБЗ) 24НХ 36Н — 0,14 ±12 .
ТБ 1323 (ТБ1) 19НХ 36Н — 0,13 ±12
ТБ 1353 (ТБ6) Л62 36Н — 0,13 ±15
ТБ 1254 (ТБ5) Л90 36Н — 0,12 ±15
ТБ 1243 (ТБ04) 24НХ 36Н НП2 0,12 ±15
ТБ 1253 (ТБ55) 24НХ 36Н Ml 0,12 ±15
ТБ 1132 (ТБ32) 24НХ 42Н — 0,11 ±12
ТБ1032 (ТБ52) 19НХ 42Н — 0,105 ±12
ТБ0921 (ТБ 17) 28НХТЮ 45НТЮ — 0,09 ±15
ТБ0953 (ТБ4) НПЗ 36Н — 0,09 ±15
ТБ0831 (ТБ35) 24НХ 50Н — 0,075 ±12
ТБ1224 27НМ 36Н — —, —
ТБ68 20НГ 46Н — 0,095 ±12
ТБ54 19НХ 50Н — 0,07 ±12
ТБ0621 (ТБ18) 28НХТЮ 52НТЮ — 0,06 ±15
М-10», 1/°С РгО» (Ом-мм2)/м ГОСТ или ТУ
30—36 1,08—1,18 ГОСТ 10533—63
23—28 1,18—1,27 ГОСТ 10533—63
21—25 0,77—0,82 ГОСТ 10533—63
20—24 0,77—0,84 ГОСТ 10533—63
18,5—22,5 0,76—0,83 ГОСТ 10533—63
19,5—25 0,14—0,20 ГОСТ 10533—63
19—24 0,09—0,14 ГОСТ 10533—63
18—22 0,38—0,43 ГОСТ 10533—63
18—22 0,15—0,18 ГОСТ 10533—63
16—19 0,68—0,74 ГОСТ 10533—63
15,5—18,5 0,67-0,73 ГОСТ 10533—63
12—16 0,87—0,97 ГОСТ 10533—63
12—16 0,15—0,20 ГОСТ 10533—63
10—13 0,55—0,60 ГОСТ 10533—63
18—22 0,75—0,98 ТУ 14-1-156—72
15—18 0,60—0,66 ЧМТУ/ЦНИИЧМ
89—58
9—12 0,54—0,60 ЧМТУ/ЦНИИЧМ
4751—54
9—11 0,82—0,88 ЧМТУ/ЦНИИЧМ
1447—66
л. ТАБЛИЦА 236. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ
Марка термоби- металла Рекомендуе- мый темпера- турный интер- вал службы, °C (нагрев без нагрузки) Предельная тем- пература нагрева, °C (без нагрузки) Рекомендуемая температура ста- билизирующей термообработки, °C (э ооог—ог) Эо/I Чогэ» (э ооог—ог) (tfudj л)/1гвя ‘“з Е, кгс/мм2 HV, кгс/мм2 Еи/-1 ‘А Основная характеристика и область применения
активный слой 1 пассивный ; слой 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и
ТБ2013 (ТБ36) —60->+200 200 260—280 7 0,127 13 500 270— 280 215— 225 7,7 Максимальная чувствитель- ность, высокое удельное элект- росопротивление, низкая кор- розионная стойкость. Тепловые реле, терморегуляторы, термо- метры
ТБ1613 (ТБ37) —60 ->+200 200 260—280 5 0,125 14 500 270— 280 220— 230 7,7 Максимальное удельное элект- росопротивление, высокая чув- ствительность, низкая коррози- онная стойкость. Автоматы за- щиты сети, тепловые реле
ТБ 1523 (ТБ72) —60->+200 450 380—400 10 0,119 16 250 230— 240 215— 225 8,1 Повышенная чувствительность и удельное электросопротивле- ние, средняя коррозионная стойкость Термореле, регистрирующие сигнальные устройства, систе- мы термокомпенсации
ТБ 1423 (ТБЗ) —50 ->+200 450 380—400 11 0,121 17 000 280— 290 215— 225 8,1 Повышенные чувствительность и удельное электросопротивле-
ТБ1323 <ТБ1) —60 ч- +200 450 380—400 11 0
ТБ1353 (ТБ6) —50 ч-+200 250 230—250 10
ТБ 1254 (ТБ5) —50Ч-+140 180 180—200 13
ТБ1243 (ТБ04) —50 ч-+200 450 380—400 29
120 17 250 280— 290 215— 225 8,1 ние, средняя коррозионная стойкость. Импульсные прибо- ры, реле-регуляторы, терморе- ле Повышенные чувствительность и удельное электросопротивле-
12 500 215— 8,1 ние, средняя коррозионная стойкость. Импульсные прибо- ры коммутационной аппарату- ры, термореле Повышенная чувствительность,
12 250 225 215— 8,1 низкое удельное электросопро- тивление, высокая теплопровод- ность, средняя коррозионная стойкость. Тепловые реле, си- стемы термокомпенсации, ука- зательные приборы Повышенная чувствительность,
280— 225 215— 8,1 наименьшее удельное электро- сопротивление, средняя корро- зионная стойкость Тепловые реле, системы термо- компенсации, указательные приборы Повышенная чувствительность,
290 225 низкое удельное электросопро- тивление, средняя коррозион- ная стойкость. Выключатели, реле и т. п.
432
Продолжение табл. 236
1 2 3 4 5 6
ТБ 1253 (ТБ55) —50 4-+200 250 230—250 20 —
ТБ1132 (ТБ32) —50 ч-+320 450 380—400 16 0,119
ТБ1032 (ТБ52) —60 ч-+320 450 380—400 16 0,119
ТБ0921 (ТБ17) —60 4-+420 500 620—640 10 0,120
ТБ0953 (ТБ4) -604-+200 430 380—400 50 —
7 8 9 10 11
— 280— 290 215— 225 8,1 Повышенная чувствительность, пониженное удельное электро- сопротивление, средняя корро- зионная стойкость Температурно-токовые реле, в системах автоматов и т. п.
280— 290 210 — 220 8,1 Средние чувствительность и удельное электросопротивле- ние, повышенная коррозионная стойкость Термсреле, терморегуляторы, регистрирующие приборы и т. д.
1 7500 280— 290 210— 220 8,1 Средние чувствительность и удельное электросопротивле- ние, повышенная коррозионная стойкость Термореле, автоматы защиты, регистрирующие приборы и т. д.
1 8000 290— 300 280— 290 8,0 Средние чувствительность и удельное электросопротивле- ние, высокая температура слу- жбы и прочность, повышенная коррозионная стойкость Датчики температуры, термо- компенсационные устройства
18 000 — 215— 225 8,5 Средняя чувствительность и низкое удельное электросопро-
0801
ТБ0831 (ТБ35) —604—6400 450 400—420 22 0,117
ТБ1224 —604-4-200 200 350 —
ТБ68 -604-4-370 450 380—400 —
ТБ54 —604-4-400 450 400—420 — —
ТБ0621 (ТБ18) -604-4-450 550 620—640 — —
17 800 280— 290 240— 250 8,2 тивление, средняя коррозион- ная стойкость Температурно-токовые термо- реле, выключатели и т. д. Пониженная чувствительность и среднее удельное электросо-
8,1 противление, повышенная кор- розионная стойкость Термореле, коммутационная аппаратура и т. д. Повышенная чувствительность
17 000 230— 220— 8,2 и среднее удельное электросо- противление, средняя коррози- онная стойкость Выключатели, предохранители
18 000 240 280 — 230 240— 8,2 Средние чувствительность и удельное электросопротивле- ние, повышенная коррозионная стойкость. Коммутационная аппаратура Низкая чувствительность и
18 400 290 290— 250 280— 8,0 среднее удельное электросопро- тивление. Повышенная корро- зионная стойкость Датчики и указатели темпера- туры Низкая чувствительность и
300 290 среднее удельное электросо- противление, наивысшая тем- пература службы, повышенная коррозионная стойкость Датчики температуры, термо- компенсационные устройства
По уровню основных свойств термобиметаллы условно делятся
на пять групп (табл. 234). В соответствии с этой классификацией
марки термобиметаллов, выпускаемые по ГОСТ 10533—63, обозна-
чаются следующим образом: условный индекс ТБ и четырехзначное
число, первые две цифры в котором соответствуют величине удель-
ного изгиба, умноженного на 100, третья указывает номер группы-—
уровня удельного электросопротивления, последняя цифра указывает
номер группы, определяющей максимальное значение рекомендуемой
Рис. 430. Зависимость чувствительности термобиметаллов
а —ТБ2013(ТБ36); б — ТБ1613(ТБ37); в — ТБ1523(ТБ72); г - ТБ1423(ТВЗ);
И — ТВ1253(ТБ55); к — ТБ1132(ТБ32); л — ТБ1032(ТБ52); Л1 — ТЕ092ЦТЕ17):
434
температуры службы. Например, для термобнметалла марки ТБ 1423
две первые цифры указывают номинальную величину удельного из-
гиба, умноженную на 100 (0,14X100=14), третья цифра — номи-
нальная величина удельного электросопротивления, приблизительно
равная 0,81 Ом-мм2/м, находится в пределах группы 2
(см. табл. 234), четвертая цифра означает, что максимальная тем-
пература, согласно рекомендуемому интервалу службы (от —50 до
4-200° С), находится в пределах группы 3 (см. табл. 234).
от температуры:
д — ТБ1323(ТБ1); е — ТБ1353(ТВ6); ж — ТБ1254(ТБ5); з — ТБ1243(ТБ04);
к-ТБ0953(ТБ4); О-ТБ0831 (ТБ35); Л-ТБ1224; р—ТБ68; с—ТБ54; т-ТБ0621(ТБ18).
28*
435
1,мн
о /оо 200 ооо t;c
Рис. 432. Удельное электросопротивление термобиметаллов в зави-
симости от температуры
436
Все марки термобиметаллов, выпускаемые по ГОСТ 10533—63,
имеют также условные обозначения одно-двузначными цифрами. Эти
обозначения соответствуют принятой ранее маркировке. Например,
термобиметалл марки ТБ 1423 ранее обозначался ТБЗ. Эта марки-
ровка для термобиметаллов указывается в скобках.
Марки термобиметаллов, выпускаемые по техническим условиям,
не классифицируются в соответствии с табл. 234, и обозначения их
не отражают уровня их характеристик.
Существующие термобиметаллы (до 20 марок) охватывают ши-
рокий диапазон значений физико-механических свойств (табл. 235
и 236 рис. 430—432).
Сортамент
Термобиметаллы выпускаются в виде холоднокатаных лент и по-
лос толщиной от 0,1 до 2,5 мм. Длина лент, поставляемых в руло-
нах, не нормируется; длины отрезков и полос могут быть от 200
до 1300 мм.
Толщина лент соответствует ГОСТ 503—71 с допусками по по-
вышенному классу точности (табл. 237),
ТАБЛИЦА 237. ТОЛЩИНА И ДОПУСКИ ПО ТОЛЩИНЕ ПОЛОС
ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ, мм
Толщина Допускаемые отклонения Толщина Допускаемые отклонения
От 0,1 до 0,2 От 0,2 до 0,25 От 0,25 до 0,40 От 0,40 до 0,70 От 0,70 до 0,90 -0,015 —0,020 —0,030 —0,040 —0,050 От 0,90 до 1,35 От 1,35 до 1,75 От 1,75 до 2,0 От 2,0 до 2,5 —0,06 —0,08 —0,10 —0,12
Ширина лент и полос обычно находится в пределах от 10 до
250 мм с допускаемыми отклонениями для обрезной ленты ±0,5 мм,
для полос ±1,0 мм. Продольная кривизна лент и полос допускается
только односторонней с радиусом кривизны не менее 250 мм для
толщины 0,4 мм и выше и не менее 200 мм для толщины 0,2—0,4 мм.
Радиус поперечной кривизны ленты и полосы должен быть не
менее 200 мм для толщины 0,4 мм и выше и не менее 150 мм для
толщины 0,2—0,4 мм.
Для лент толщиной менее 0,2 мм продольная н поперечная кри-
визна не нормируется.
Стабилизирующая термическая обработка
Термобиметаллы поставляются в нагартованном состоянии с не-
однородным распределением напряжений. В процессе работы термо-
элемента при повышенных температурах происходит релаксация уп-
ругих напряжений. Это приводит к уменьшению чувствительности
437
термобиметалла (примерно на 3—4%), а иногда и к появлению ос-
таточных деформаций. Стабилизирующая термическая обработка
термобиметаллических изделий устраняет или снижает внутренние
напряжения. Уже в первые минуты после начала термообработки ве-
личина удельного изгиба резко уменьшается и это тем больше, чем
выше температура термообработки; с течением времени уменьшение
удельного изгиба замедляется. Уменьшение удельного изгиба в ин-
тервале температур термической обработки 300—400° С связывается
с изменением ТКЛР пассивной составляющей, для активной состав-
ляющей ТКЛР практически не изменяется вплоть до температуры
рекристаллизации.
Наряду с уменьшением величины удельного изгиба после терми-
ческой обработки может возникнуть остаточный прогиб. Для каждой
толщины термобнметалла существует определенная температура, при
нагреве выше которой появляется остаточная деформация. Чем мень-
ше толщина, тем ниже эта предельная температура. Остаточный
прогиб увеличивается также с увеличением ширины термобиметалла.
Эти явления связаны с увеличением напряжений в зоне соединений
составляющих при увеличении температуры. Особенно резко это
проявляется в случае применения высокочувствительных термоби-
металлов. Рекомендуемая температура стабилизирующей термичес-
кой обработки должна быть выше рабочей температуры термоэле-
мента на 50—100° С, а время выдержки 1—3 ч.
Для термобиметаллов ТБ0921 и ТБ0621 с составляющими из дис-
персионнотвердеющих сплавов рекомендуется проводить термичес-
кую обработку при 630° С с выдержкой не менее 3 ч. Скорость на-
грева и охлаждения термобиметаллов не регламентируется, однако
предпочтительнее охлаждение проводить на спокойном воздухе или
в контейнере на воздухе. Для предохранения поверхности металла
от окисления рекомендуется стабилизирующую термическую обра-
ботку проводить в вакуумных печах или печах с защитной атмосфе-
рой. Для лучшей стабилизации изделий желательно проводить не-
сколько повторных циклов термической обработки (троекратно
и более).
Стабилизирующая термическая обработка термобиметаллических
элементов обычно проводится по рекомендациям ГОСТ 10533—63, но,
учитывая особенности формы, размеров и условий службы термоби-
металла, в каждом конкретном случае эти режимы должны уточ-
няться экспериментальным путем. Если термоэлемент после терми-
ческой обработки претерпевает повторное изменение формы или под-
вергается механическим воздействиям, целесообразно провести по-
вторную термическую обработку.
В ряде случаев после проведения стабилизирующей термической
обработки изделия из термобнметалла подвергают дополнительным
операциям, связанным с установкой оснастки аппаратуры. В этом
случае практикуется проведение термотренировки изделия непосред-
ственно в аппаратуре или узлах при температурах службы термо-
биметалла (причем температурный интервал назначается таким же,
как он задан техническими условиями на аппаратуру с термобиме-
таллом). Операция термотренировки проводится циклично. По окон-
чании термотренировки производится окончательная тарировка при-
бора.
Стабилизирующая термическая обработка для элементов с пря-
мым нагревом может проводиться непосредственно в приборах при
пропускании электрического тока, большего по величине, чем при
нормальной работе.
438
2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ
Контрольные испыта-
ния физико-механических
свойств термобиметаллов,
особенно чувствительности,
специфичны и требуют про-
должительного времени. По
ГОСТ 10533—63 термобиме-
таллы подлежат проверке
на удельный изгиб или ко-
эффициент чувствительно-
сти, удельное электросопро-
тивление и испытанию на
прочность сварки составля-
ющих слоев.
Удельный изгиб опреде-
ляется путем измерения пе-
ремещения (стрелы проги-
ба) консольно закрепленно-
го образца при фиксирован-
ной температуре в диапазо-
не 30—200 °C.
Образец для испытаний
—пластина с расчетной дли-
ной 50—100 мм и сечением
1ХЮ мм, вырезанная вдоль
направления прокатки. Об-
разец в специальном зажиме
помещают в нагревательное
устройство, свободный ко-
нец образца при нагреве из-
гибается и микрометричес-
ким винтом (цена деления
0,01 мм) замеряется величи-
на прогиба при заданной
температуре (рис. 433).
Рис. 434. Образец для
измерения коэффици-
ента чувствительности
5
Рис. 433. Схема установки из-
мерения удельного изгиба:
1— нагревательная камера; 2 — ми-
крометрический виит; 3— контактное
устройство; 4 — термопара; 5—по-
тенциометр; 6 — образец термобиме-
талла; 7—«зажим; 8 и 9 — система
подачи и отсоса горячего воздуха
Рис. 435. Схема установки для изме-
рения коэффициента чувствительно-
сти:
1 — нагреватель; 2—образец термобиметал-
ла; 3 — крепежная стойка; 4 —• указатель;
5 —лимб; 6 ~ мешалка; 7 — термометр;
8 — кожух
439
Коэффициент чувствительности определяется путем измерения уг-
ла раскрутки наружного конца спирали при закрепленном внутрен-
нем. Отсчет производится по лимбу с ценой деления при повышении
температуры на 10 град. Испытания проводятся на образцах с рас-
четной длиной 200 мм и сечением 0,3X5 мм в масляной ванне в диа-
пазоне температур (+30)—(+150)° С.
Образец и схема установки для измерения коэффициента чувст-
вительности показаны на рис. 434 и 435.
Обычно используют обезвоженное трансформаторное масло. На-
вивка спиральных образцов выполняется на специальных оправках
диаметром 5 мм, обеспечивающих форму архимедовой спирали с на-
ружным диаметром 15 мм при шаге 1,5 мм.
Удельное электросопротивление измеряют на мостовых и потен-
циометрических установках по схеме двойного моста.
Прочность сварки слоев определяют на образах толщиной
0,3—1,0 мм по методу изгиба с перегибом на 180° до разрушения
в тисках с радиусом закругления губок 3—5 мм. Испытание произ-
водят на приборе типа НГ-1-2М.
Модуль упругости определяют при статическом изгибе консольно
закрепленного образца термобиметалла при комнатной температуре
на образцах пластинчатой формы с расчетной длиной 50 мм и сече-
нием 0,3X5 мм. Испытания проводят при различных нагрузках
(10—50 г), величина которых не вызывает возникновения остаточных
Рис. 436. Установка для измерения модуля упругости:
1— отсчетный прибор; 2 — стойка; 3— зажимное устройство; 4 — образец
термобиметалла; 5 — нагрузочная площадка; 6 — груз (А —положение
образца без груза, Б — положение образца с грузом)
деформаций. Образец термобиметалла устанавливают в зажимное
приспособление так, чтобы плоскость с большим ТКЛР при проведе-
нии измерений один раз была сверху, другой раз — снизу. Модуль
упругости рассчитывается по формуле
4Р/3
h3 bflO3
(20)
как среднее арифметическое двух указанных испытаний.
На рис. 436 показана схема установки для измерения модуля уп-
ругости.
440
3. НОВЫЕ ТЕРМОБИМЕТАЛЛЫ
Немагнитные термобиметаллы
Термобиметаллы 75ГНД+2г и JI62+Zr имеют низкие значения
магнитной восприимчивости и широкий диапазон чувствительности,
а также удельного электросопротивления
(табл. 238).
Рекомендуемая температура службы этих
термобиметаллов от —40 до +Ю0°С. Зависи-
мость стрелы прогиба от температуры приве-
дена на рис. 437.
Рис. 437. Изгиб не-
магнитного термо-
биметалла в зави-
симости от темпе-
ратуры
ТАБЛИЦА 238. ОСНОВНЫЕ
СВОЙСТВА немагнитных
ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ
Составляющие слои м-ю», 1/°С р» (Ом-мм2/)м х 10 , ед. CGSji (в поле 500 Э)
75ГНД+2г 27—31 0,72—0,80 6,5—7,9
Лб2+гг 16—19 0,10—0,12 2—3
Термобиметалл
со знакопеременной чувствительностью
Используя зависимость ТКЛР Fe—Ni сплавов 36Н и 42Н от тем-
пературы и содержания Ni получен термобиметалл знакоперемен-
ной чувствительности, в котором при температурах 20—300° С сплав
36Н является пассивной составляющей (вогнутая сторона пластины),
а при более высоких температурах — активной (выпуклая сторона
пластины (рис. 438).
Знакопеременный термобиметалл можно рекомендовать для ре-
гулирования температуры в диапазоне 300—400° С, при этом напря-
жения в термоэлементах будут минимальны.
Коррозионностойкий термобиметалл
Термобиметалл состоит из компонентов, обладающих высоким
сопротивлением к коррозии. В качестве активного слоя использована
нержавеющая .сталь, а пассивного слоя Zr. Основные физические
свойства данного термобнметалла:
Удельный изгиб, 1/°С............................. 0,095—0,105
Коэффициент чувствительности, 109-1/°С .... 13—15
Удельное электросопротивление, (Ом-мм2)/м . . 0,60—0,66
441
Линейный ход кривой изгиба новой марки термобиметалла не обна-
руживает заметного спада чувствительности до 450° С. Термобиме-
талл может быть отнесен к группе термобиметаллов со средней чув-
fMM
Рис. 438. Изгиб термо-
биметалла со знакопере-
менной чувствительно-
стью в зависимости от
температуры
Рис. 439. Изгиб корро-
зионностойкого термоби-
металла в зависимости
от температуры
ствительностью и средним электросопротивлением (рис. 439). Дли-
тельные коррозионные испытания термобиметалла в слабых растворах
органических кислот, а также в NaCl показали, что он относится к
группе весьма стойких материалов в соответствии с пятибалльной шка-
лой коррозионной стойкости для нержавеющей стали по ГОСТ
5632—61.
Высокочувствительный термобиметалл
Активным слоем термобиметалла с наивысшей чувствительностью
является сплав системы Мп—Си—Ni—Pd, пассивным — сплав 36Н.
Основные физические свойства его:
Удельный изгиб, 1/°С...............................0,23—0,26
Коэффициент чувствительности, Юв-1/°С .... 38—'О
Удельное электросопротивление, (Ом-мм2)/м . . 1,05—1,29
Изгиб высокочувствительного термобиметалла в зависимости от
температуры представлен на рис. 440. По аналогии с термобиметал-
лом ТБ2013 высокочувствительный термобиметалл рекомендуется
применять при температурах до 200° С.
Термобиметалл с пониженной чувствительностью
Новая марка термобиметалла —ТБ60, где в качестве активной
составляющей использован сплав 20НХ, а пассивной—-сплав 15Х,
имеет минимальное значение чувствительности.
Основные физические свойства термобиметалла ТБ60:
Удельный изгиб, 1/°С..........................., 0,06
Коэффициент чувствительности, 10М/°С .... 9—11
Удельное электросопротивление, (Ом-мм2)/м . . 0,70—0,75
Модуль упругости, кгс/мм2 ....................... 18500—19500
442
Угол раскрутки термобиметалла в зависимости от температуры
представлен на рис. 441.
Рис. 440. Изгиб высоко-
чувствительного термо-
биметалла в зависимости
от температуры
Г.граО
Рис. 441. Изгиб термо-
биметалла марки ТБ60
в зависимости от темпе-
ратуры
Термобиметалл ТБ60 относится к группе пониженной чувстви-
тельности и среднего электросопротивления, он коррозионностоек
и может найти применение в изделиях, где требуются при нагреве
малые перемещения, но большие усилия.
4. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕРМОБИМЕТАЛЛОВ
При выборе той или иной марки термобиметалла основными фак-
торами являются диапазон рабочих температур, экстремальные тем-
пературы, развиваемые усилия и перемещения. Другими факторами
могут быть коррозионная стойкость, электросопротивление, механи-
ческие свойства и др. Как правило, выбирают термобиметалл, кото-
рый имеет высокую стабильность чувствительности во всем рабочем
диапазоне температур.
Термобиметалл — технологичный материал: пластичен, хорошо
выдерживает штамповку, гибку, сверление; из него можно навивать
спирали и придавать ему более сложные формы.
При формовке изделия необходимо избегать острых углов; на
гнутых профилях минимальный радиус кривизны не должен превы-
шать двойной толщины полосы термобиметалла.
На всех изделиях заусенцы должны быть удалены, так как они
вызывают рассеивание прогиба. Для большей однородности свойств
термоэлементов рекомендуется их вырезать или штамповать вдоль
направления прокатки. Такие элементы имеют несколько более вы-
сокие упругие свойства, чем с поперечным направлением волокна.
Для уменьшения влияния продольной и поперечной кривизны лен-
ты термобиметалла на величину прогиба рекомендуется ее распус-
кать на заданные ширины и партии изделий с термобиметаллом
443
изготовлять из одной узкой полосы; эта операция несколько облег-
чает тарировку изделий. Термобиметаллы хорошо свариваются и под-
вергаются пайке. Присоединение оснастки к термобиметаллическому
элементу производят, как правило, с помощью точечной сварки, пай-
ки, заклепок, винтов, болтов и др.
Термобиметаллы изготовляются со степенью нагартовки 40—60%.
Однако в ряде случаев используется биметаллическая лента с иной
степенью деформации. Термобиметаллы с меньшей степенью (<40%)
нагартовки полезно использовать при изготовлении термоэлементов,
подвергающихся жестким технологическим операциям, когда нет вы-
соких требований к упругим и прочностным характеристикам. Боль-
шие степени деформации рекомендуются для тонких лент, используе-
мых в деталях пружинного типа. При этом усиливается неравномер-
ность пластической деформации по длине и поперечному сечению по-
лосы, что может снижать стабильность рабочих характеристик.
Коррозионная стойкость почти всех термобиметаллов невысока,
но она выше, чем у конструкционных сталей. Например, в промыш-
ленной атмосфере скорость коррозии составляет для сплава 75ГНД
20 —30 г/(м2-год), для стали 30—100 г/(м2-год).
В атмосферных условиях термобиметаллы всех марок корродиру-
ют, особенно сильно те, составляющие которых имеют разные осно-
вы, и их потенциалы в ряду напряжений сильно отличаются друг от
друга. Коррозионностойкие термобиметаллы, как правило, имеют со-
ставляющие с высоким содержанием никеля и хрома и обладают
относительно низкой чувствительностью.
Термобиметаллы с повышенной и высокой чувствительностью, ра-
ботающие в агрессивных средах, используют с защитными покрытия-
ми. Виды покрытий и способы их нанесения могут быть разнообраз-
ными. Обычно защитное покрытие наносится на готовое термобиме-
таллическое изделие гальваническим путем.
Для температур службы до 100° С используют лаковые покры-
тия, а для более высоких температур в электротехнической промыш-
ленности, например, применяют кремнийорганическую эмаль КО-83.
Кроме того, применяют различные металлические покрытия, на-
пример цинк, кадмий, соединение никель—хром. Выбор вида покры-
тия обусловливается не только коррозионной средой, но и темпера-
турными условиями работы изделия с учетом формы термобиметал-
лического элемента.
Толщина защитного покрытия обычно составляет 3—5% от тол-
щины полосы термобиметаллов. Более тонкое покрытие не обеспечи-
вает надежной защиты от коррозии. При большей толщине покрытия
значительно снижается чувствительность термобиметаллов и другие
физико-механические свойства.
СПИСОК, ЛИТЕРАТУРЫ
Алексеевский В. В. Применение биметаллов в электроаппаратостроеиии.
Ереван, Изд-во АН Арм. ССР, 1953. 254 с. с ил.
Гиицбург Б. Я-— «Теория биметаллического термостата». М. — Л., Маш-,
гиз, 1940 (НАТИ. Сб. № 38), с. 97—126 с ил.
К а ш п а р Ф. Термобиметаллы в электротехнике. М. — Л., Госэнергоиздат,
1961. 448 с. с ил.
Bilames de Presicion, Societe Metallurgique D’Imphy, Paris, 1956, c. 12.
Прецизионные сплавы. M., «Металлургия», 1968 (ЦНИИЧМ. Сб. № 64)
Engstler D., Н о п i g А. — «Z. Metallkunde», 1967, Bd 58, № 11, S. 757—761.
УКАЗАТЕЛЬ СПЛАВОВ, ПРИВЕДЕННЫХ В СПРАВОЧНИКЕ1
Магнитномягкие сплавы
27КХ 17, 111, 115
36КНМ 18, 143, 145
49КФ 17,111, 113, 169
50КФ 17, 111, 149, 156
65К 18, 149, 156
92К Н1, 117
Никель НП-2Т 149, 156
Никоей 149, 156
05НС 17, 111, 119
ЗОНГ 18, 158
31НХ 18, 158
31НХГ 18, 158
32НХ 18, 158
32Н6ХЮ 18, 158
ЗЗНХ 18, 158
ЗЗНЮ 18, 158
ЗЗНКМС 16, 64, 76
34НКМП 16, 77, 96, 107, 165
35НКХСП 16, 77, 96, 165
37НКДП 17, 77, 90, 165
38НС 16, 58, 60
38НХ 18, 158
40НКМПЛ 17, 77, 96,119,165
45Н 16, 64, 165
47НК 17, 119, 123, 164
47НКХ 17, 119, 124, 165
47НД 18, 139
47Н5К 18, 139
50Н 16, 64, 67, 164, 169
50НУ 16, 64, 165
50НП 16, 77, 82, 107, 164, 169
50НПУ 16, 77, 165
50НХС 16, 58, 60
52Н 18, 139
64Н 17, 119, 124, 164
65НП 16, 77, 90, 107, 169
68НМ 17, 119, 129
69НМП 16, 77, 90, 107, 165
169
72НМДХ 16, 22, 57
76НХД 16, 22, 25, 46
77НВ 16, 22, 51, 165
77НМД 16, 22, 25, 50, 104, 165,
169
78Н 16, 22, 57
79НМ 16, 22, 24, 31, 77, 104,
164, 169
1 Составлен Г. 3. Клевицкой.
79НМУ 16, 22, 24, 31, 164
79НЗМ 17, 119, 129
80НМ 16, 22, 25, 48, 165, 169
80НЮ 17, 77, 104, 169
80Н2М 17, 77, 104
80НХ 16, 22, 25, 46
80НХС 16, 22, 24, 41, 165
81НМА 16, 25, 55, 132, 137,
165
83НФ 16, 22, 25, 51
10СЮ 17, 132, 137
ТКМ 18, 158
Фехко 149
16Х 18, 143, 145
8Ю 18, 149, 156
12Ю 16, 18, 58, 62, 169
12ЮК 16, 58, 62
14Ю 18, 149, 156 •! •
16ЮХ 17, 132, 134, 169
16ЮИХ 17, 132, 134
Магнитнотвердые сплавы
12ГН 192, 252, 257
12КВ 242, 249
16КВМ 242
12КМ 241, 247, 249
12КМВ 239, 241, 248, 252
24КНЮ 180
25КФН 218, 226, 228, 235
25КХФ 224, 226, 231, 235
ЗОКХ 236
35КХ 236
35КХФ 217, 224, 228, 231, 235
35КФН 218, 224 , 228, 231,235
52КФ 189, 205, 212, 256
12НГ 252, 257
20НЮ 176, 182, 254, 257
22НЮ 176, 182, 254, 257
25НЮ 176, 182
5ХВ 242, 247, 249, 252
5ХМВ 243, 247, 252
ЕВ6 201, 203
ЕХЗ 201, 203
ЕХ5К5 201, 203
ЕХ9К15М2 201, 203
Кунико I, II 192
Кунифе I, II 192
ПлК- - 78 183
Сплавы системы Fe—Al—С
200
445
---Fe—Cr—Ni 193
---Мп—Al 194, 197
---Мп—Ga 194, 199
ЮНДК24 173, 178
Сплавы омического сопротив-
ления
К80Ф 284
К85ХЮ 284
Н30Х18 284
Н50К10 284
Н63ГХ 261, 266, 271
Н80ХЮД 261, 264, 271
Н90Х10 284
НГ45Ф 261, 266, 269, 271
НМ23ХЮ 261, 266, 269, 271
0Х21Ю5ФМ 261, 267, 271
0Х21Ю9 261, 269, 271
0Х23Ю5 273, 280
0Х23Ю5ТА 283
0Х27Ю5А 273, 280
Х13Ю4 273
Х15Н60 273, 281
Х15Н60ЮЗА 283
Х20Н75Ю 261, 264, 271
Х20Н80 273, 281
ХН70Ю 283
ЭП277 261, 271
Константан 270
Манганин 270
Сплавы с заданными коэффи-
циентами теплового расшире-
ния
73ГНПд 287, 341, 347, 349
56ДГНХ 287, 341, 347
54К9Х 293, 295, 308
27НК 324
29НК 287, 313, 318, 321, 324
ЗОНКД 287, 313, 318, 321, 324
ЗОНПд 287, 295, 308
32НКД 287, 293, 308
32НК 287, 293, 308
ЗЗНК 287, 313, 318, 321
34НК 287, 319, 321
35НКТ 287, 293, 308
36Н 287, 293, 304, 307
36НХ 287, 293, 305
36НД 287
36НГ6 287, 295, 302
36НГТ 287, 295, 308
36НКГ 295
446
38НК 287, 313, 319, 321
38НКД 287, 313, 318, 321
39Н 287, 293, 307
42Н 287, 313, 330
43Н 313
46Н 287, 313, 319, 330
46НХ 313, 319, 330
47НД 287, 313, 318, 330
47НХ 287, 313, 318, 330
47НХР 287, 313, 318, 330
48НХ 287, 313, 318, 330
49НД 313, 318, 330
52Н 313, 319
58Н 287, 313, 318, 330
70НВД 287, 341
75НМ 287, 341
76НХВГ 341, 346
80НМВ 287, 341
80НМВХЗ 287, 341
18ХТФ 287, 312, 318
93ЦТ 287, 343, 346
Сплавы с высокими свойства-
ми упругости
55БТЮ 353, 377
40КХНМ 380, 384
40КХНМВ 380, 389
40КХНМИ 380, 388
40КНХМВТЮ 380, 392
40КНХМВТЮФ 380, 392
45КХВН 380, 390
67КН5Б 353, 373
36НХ11 396,407
36НХТЮ 352, 356
40НКХТЮМ 355, 368
42НХТЮ 395, 401, 404
43НКТЮ 395, 404
43НХВТ 395, 405
44НХТЮ 395, 401
70НХБМЮ 353, 363
75НХТЮБ 353, 362
40ХНЮ 353, 355, 357, 370
47ХНМ 355, 368
ЭП218 395, 405
ЭП297 396, 407
Камертонный биметалл 396,
407
Сверхпроводящие материалы
ЗОБТЦ 420
ЗОБТЮ 421
35БТ 409, 411
50БТ 409, 411
65БТ 409, 411
70Б 418
70БЮ 422
60ТБЛ 420
70ТМ 420
БТЦ 421
CKMC 414
СКМДС 414
Т ермобиметаллы
ТБ54 429
ТБ68 429
ТБ 0621 (ТБ 18) 429
ТБ0831 (ТБ35) 429
ТБ0921 (ТБ 17) 429
ТБ 0953 (ТБ4) 429
ТБ 1032 (ТБ52) 429
ТБ 1132 (ТБ32) 429
ТБ 1224 429
ТБ 1243 (ТБ04) 429
ТБ1253 (ТБ55) 429
ТБ 1254 (ТБ5) 429
ТБ 1323 (ТБ1) 429
ТБ 1353 (ТБ6) 429
ТБ1423 (ТБЗ) 429
ТБ 1523 (ТБ72 ) 429
ТБ1613 (ТБ37) 429
ТБ2013 (ТБ36) 429
75НГД+2г 441
Л62+Иг 441
Термобиметалл со знакопе-
ременной . чувствительностью
441
— коррозионностойкий 441
— высокочувствительный
442
— с пониженной чувстви-
тельностью (ТБ60) 442
ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ
Справочник
Редактор издательства Б. С. Краснопевцев
Художественный редактор Д. В. Орлов
Технический редактор Е. Б. Вайнштейн
Корректоры В. Б. Левин к Т. А. Рюмина
Переплет художника Е. Н. Волкова
Сдано в набор 8/Х 1973 г. Подписано в печать 14/V 1974 г.
Т-08783. Формат бумаги 84Х108]/з2- Бумага типографская № 2.
Усл. печ. л. 23,52 Уч.-изд. л. 26,07 Тираж 9500 экз.
Заказ № 1080. Изд. № 2542. Цена 1 р. 46 к.
Издательство «Металлургия»,
119034, Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер., 14
Владимирская типография Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
Гор. Владимир, ул. Победы, д. 18-6,