Магнитные свойства материалов определяют возможность их применения в различных технологических процессах и устройствах. В данной статье мы рассмотрим влияние химического состава и технологических особенностей термической обработки на магнитные характеристики прецизионных сплавов. Особое внимание мы уделим таким чувствительным к структуре параметрам, как коэрцитивная сила, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, потери на гистерезис.

Свойства магнитных материалов

Магнитные свойства прецизионных сплавов определяются их химическим составом, технологией изготовления и особенностями термической обработки. Все характеристики, приобретаемые сплавом, можно разделить на две основные группы: 

• Структурно-нечувствительные параметры — к ним относятся температура фазового перехода (точка Кюри), максимальная индукция, которую можно получить в определенном материале (индукция насыщения), изменение объема и линейных размеров деталей в зависимости от их намагниченности (магнитострикция). Эти свойства зависят от химического состава и структуры сплава и могут быть скорректированы добавлением различных примесей. Технологические особенности производства и термообработки оказывают незначительное влияние на перечисленные характеристики.
• Структурно-чувствительные параметры — это напряженность внешнего магнитного поля, которая необходима для полного размагничивания материала (коэрцитивная сила), потери мощности при намагничивании и размагничивании сердечника при протекании тока (потери на гистерезис), коэффициент, характеризующий связь между напряженностью магнитного поля и магнитной индукцией (магнитная проницаемость). На эти характеристики существенно влияют термическая обработка и способ производства материала, а также наличие вредных и полезных примесей. Влияние примесей связано с тем, что при внедрении примесных атомов электронная плотность в кристаллической решетке распределяется неравномерно, и это приводит к изменению магнитных свойств.

Используя различные методы термической обработки, можно существенно изменить чувствительные к структуре параметры прецизионных сплавов. Например, магнитная проницаемость материала может быть увеличена или уменьшена таким образом примерно в 20 раз.

Влияние углерода и других примесей на магнитные свойства сплавов

Углерод считается одной из самых «влиятельных» примесей. Уменьшение количества этого химического элемента снижает удельные потери и увеличивает магнитную индукцию материалов, а повышение его содержания ухудшает магнитные свойства сплавов. На рисунке показано влияние примеси углерода на кривые намагничивания железа.

Азот оказывает более существенное влияние на магнитные свойства сплавов: даже при незначительном увеличении (на 0,005-0,01%) процентного содержания этого вещества коэрцитивная сила может увеличиться в несколько раз. Также коэрцитивная сила материалов значительно возрастает при повышении количества серы, и незначительно — при наличии фосфора, кислорода или марганца. Именно поэтому для прецизионных сплавов так важен точный химический состав и строгий контроль количества вредных примесей в сплаве после производства.

Роль термической обработки при формировании магнитных свойств прецизионных сплавов

Механические напряжения, вызванные различными процессами механической обработки, такими как прокатка, ковка вносят существенные изменения в магнитные свойства. Внутренние напряжения могут препятствовать намагничиванию, что приводит к увеличению коэрцитивной силы и уменьшению магнитной проницаемости.

Термическая обработка, такая как отжиг, играет важную роль в восстановлении магнитных свойств после механической обработки. Этот процесс помогает снять внутренние напряжения и создать оптимальную микроструктуру кристаллической решетки.

Для магнитно-мягких материалов, характеризующихся низкой коэрцитивной силой, важны гомогенность (однородность) структуры и отсутствие внутренних напряжений. Для магнитно-твердых сплавов, где требуется высокая коэрцитивная сила, закалка используется для создания магнитной анизотропии — зависимости магнитных параметров от направления намагниченности.

Таким образом, контроль состава, применение разных методов механической и термической обработок играют ключевую роль в создании магнитных материалов с определенными параметрами. Понимание влияния каждого этапа на магнитные свойства позволяет разрабатывать материалы с оптимальными характеристиками для конкретных технологических задач.

Продукция ПЗПС: основные магнитные материалы

Петербургский завод прецизионных сплавов выпускает целый ряд магнитных материалов, в том числе с высокой магнитной проницаемостью, высокой индукцией насыщения, прямоугольной петлей гистерезиса и высокой магнитострикцией. Продукция завода включает сплавы следующих марок:

• 50НП и 70НМ с прямоугольной петлей гистерезиса;
• 45Н и 50Н с повышенной индукцией насыщения и высокой магнитной проницаемостью;
• 79НМ, обладающий наивысшей магнитной проницаемостью в магнитных полях;
• 49К2ФА с высокой индукцией насыщения;
• 49К2Ф с высокой магнитострикцией.

Чтобы заказать сплав с нужными магнитными параметрами или подобрать оптимальный материал для реализации вашего проекта, оставьте заявку на сайте или позвоните по указанному телефону. Наши специалисты подробно ответят на все ваши вопросы и помогут подобрать наиболее подходящий прецизионный сплав.

‍