Железо его марки, стали

Магнитомягкие материалы имеют высокую магнитную проницаемость , малую коэрцитивную силу Нс и небольшие потери на гистерезис. Используются в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, электрических машин. К ним относятся железо, низкоуглеродистая электротехническая листовая сталь, особо чистое железо, сталь, электротехническая сталь, пермаллои, альсиферы, ферриты.

Технически чистое железо имеет суммарное содержание примесей от 0,08 до 0,1 % и изготавливается из чугуна в мартеновских печах. Имеет низкое удельное сопротивление, поэтому широкого распространения не получило.

Низкоуглеродистая электротехническая листовая сталь выпускается в виде листов толщиной от 0,2 до 4 мм, содержание: не более 0,04 % углерода и не более 0,6 % других примесей. Имеет max=3500 - 4500, коэрцитивная сила НС составляет от 65 до 100 А/м.

Особо чистое железо содержит не более 0,05 % примесей, получают либо электролизом из раствора сернокислого или хлористого железа (электролитическое), либо путем термического разложения пентакарбонила Fe(Co)5 на Fe и 5Co (карбонильное железо).

Специальные материалы.

На сегодняшний день разрабатываются специальные материалы такие как аморфные магнитомягкие материалы (АММ), которые являются магнетиками с неупорядоченным расположением атомов, получаемом наиболее часто в результате быстрой закалки расплава со скоростью охлаждения 104106 град/с. Аморфные тонкие пленки с цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД) можно получать катодным распылением или вакуумным напылением редкоземельных и переходных металлов. Металлические аморфные сплавы содержат 75-85% одного или нескольких переходных металлов (Fe, Co, Ni) и 15-25% стеклообразователя, в качестве которого используют бор, углерод, кремний, фосфор. По магнитным свойствам АММ близка к электротехническим сталям и пермаллоям. Наиболее перспективные сплавы- железоникелевые, высококобальтовые и высокожелезистые.

Высокомные сплавы.

Основную группу этих материалов составляют высокоомные сплавы. Применяются в электронагревательных приборах, для изготовления резисторов, нитей ламп накаливания. К ним относятся манганин, константан, нихром, фехраль. Манганин хорошо вытягивается в проволоку диаметром до 0,02 мм. Выпускается также в виде ленты толщиной 0,01–1мм и шириной 10–300мм.. Применяется в основном для изготовления образцовых резисторов, допустимая рабочая температура составляет до 200 0С, предел прочности при растяжении от 450 до 600 МПа, относительное удлинение при разрыве составляет от 15 до 30 %, удельное сопротивление составляет от 0,42 до 0,48 мкОмм. Константан, как и манганин, хорошо прокатывается и протягивается. Обладает значительным постоянством удельного сопротивления при изменении температуры ( = (5-30)10-6 К-1 при нормальной температуре), преобладающим элементом является медь. При нагреве до высоких температур на его поверхности образуется оксидная пленка, обладающая изоляционными свойствами. Ему присущи высокая термоЭДС, поэтому широко применяется в термопарах в паре с такими металлами, как медь, железо. Также используется для изготовления реостатов, электронагревательных элементов, обладает большей нагревостойкстью, чем манганин, и может длительно работать при температуре 450 0С, механические свойства близки к свойствам манганина. Нихромы – это сплавы на основе железа, никеля и хрома (таблица 2.3), при повышенном содержании железа в сплаве называется ферронихром выпускаются в виде проволоки диаметром до 0,02 мм и выше и в виде ленты. При нагревании на поверхности нихрома образуется оксидная пленка, имеющая температурный коэффициент линейного расширения, близкий к самому сплаву. Этим объясняется высокая стойкость нихрома в электронагревательных приборах. Из-за содержания никеля в сплаве стоимость нихромов высокая. Удельное сопротивление нихромов находится в диапазоне от 1,1 до 1,2 мкОмм, р = 650-700 МПа, l/l = 25-30 %, допустимая рабочая температура от 1000 до 1100 0С. Фехраль дешевле нихрома, так как процентное содержание никеля в сплаве невелико. Применяется для мощных электронагревательных приборов, промышленных электрических печах, более тверд и хрупок, плохо поддается протяжке и прокатке. Обладает следующими свойствами:  = 1,1 - 1,2 мкОмм, р = 700-800 МПа, l/l = 10-15 %, допустимая рабочая температура от 900 до 1200 0С.

Еще одна из обширных областей применения проводниковых материалов в электротехнике – это термопары. Использование сплавов в термопарах имеет свою специфику, так как существуют несколько основополагающих требований, которым должны соответствовать сплавы, в противном случае в качестве сплавов в термопарах они использоваться не могут.

Основные требования: высокая термоЭДС, высокая допустимая температура, линейные характеристики зависимости термоЭДС от температуры. Наиболее распространены следующие сплавы: копель (56% Cu, 44%Ni), алюмель (95% Ni, остальные Al,Si,Mg), хромель (90% Ni, 10% Cr), платинородий (90% Pt, 10% Rh).

Наиболее распространены следующие термопары, которые имеют свою допустимую температуру: платинородий - платина (1600 °C); медь - копель (350°C); медь –константан (350°C); железо - константан, железо – копель, хромель - копель (600°C); хромель - алюмель (1000°C). Из всех термопар наибольшую термо-ЭДС при данной разности температур развивает термопара хромель – копель.

Магнитные материалы.

Основной причиной магнитных свойств материалов, являются внутренние скрытые формы движения электрических зарядов, представляющие собой элементарные круговые токи. К ним относятся вращение электронов вокруг собственной оси (электронные спины) и орбитальное вращение электронов. Возникновение магнитных свойств у ферромагнетиков связано с их доменным строением. Домены - это области самопроизвольной намагниченности, возникающие даже в отсутствие внешнего магнитного поля, в которых магнитные моменты атомов ориентированы параллельно.

Параметры магнитных материалов:

а) намагниченность (интенсивность намагничивания), [A/м]

б) Напряженность магнитного поля, [A/м]

в) Зависимость намагниченности от напряженности

г) Магнитная индукция, [Тл]

е) магнитодвижущая сила, [А]

Магнитомягкие материалы имеют высокую магнитную проницаемость , малую коэрцитивную силу Нс и небольшие потери на гистерезис. Используются в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, электрических машин. К ним относятся железо, низкоуглеродистая электротехническая листовая сталь, особо чистое железо, сталь, электротехническая сталь, пермаллои, альсиферы