Электротехническая сталь

тонколистовая магнитно-мягкая сталь для магнитопроводов (сердечников) электротехнического оборудования (трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, стабилизаторов, реле и т. д.). В зависимости от требуемого уровня магнитных свойств Э. с. содержит различное количество кремния. В соответствии с технологией производства Э. с. подразделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; до 3,3% Si) и горячекатаные (изотропные; до 4,5% Si); в качестве легирующей добавки Э. с. могут содержать до 0,5% Al. Иногда Э. с. условно разделяют на динамную (0,8—2,5% Si) и трансформаторную (3—4,5% Si). Э. с. выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05—1 мм.К Э. с. относится также чистое железо в виде листов или ленты толщиной 0,1—8 мм либо в виде сортового проката (круг или квадрат) различных размеров. Качество Э. с. характеризуется электромагнитными свойствами (удельными потерями, коэрцитивной силой и магнитной индукцией), изотропностью магнитных свойств (разницей в значениях магнитных свойств металла вдоль и поперёк направления прокатки), геометрическими размерами и качеством листов и полос, механическими свойствами, а также параметрами электроизоляционного покрытия. Снижение удельных потерь в стали обеспечивает уменьшение потерь энергии в магнитопроводах; повышение магнитной индукции стали позволяет уменьшить габариты магнитопроводов; снижение анизотропии магнитных свойств улучшает характеристики устройств с вращающимися магнитопроводами. Э. с. обычно поставляется в отожжённом состоянии. Широкое применение находят высококачественные холоднокатаные Э. с., например Э. с. с ребровой текстурой, характеризующиеся пониженными удельными потерями (для листов толщиной 0,35 мм менее 1 вт/кг при индукции 1,5 тл и частоте 50 гц). Для снятия механических напряжений, возникающих при изготовлении деталей магнитопроводов, проводят дополнительный кратковременный отжиг при 800—850°С. Некоторые Э. с. поставляются в неотожжённом виде; в этом случае для обеспечения заданного уровня магнитных свойств после механической обработки необходимо проводить термическую обработку деталей.

Лит.: Дубров Н. Ф., Лапкин Н. И., Электротехнические стали, М., 1963; Дружинин В. В., Магнитные свойства электротехнической стали, 2 изд., М., 1974.

А. Г. Петренко.

electric(al) steel

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ, тонколистовая магнитомягкая(см. МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ) сталь для магнитопроводов (сердечников) электротехнического оборудования (трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, стабилизаторов, реле и т. д.). К электротехническим сталям относятся кремнистая электротехническая сталь и чистое железо.

Кремнистая электротехническая сталь

Кремнистая электротехническая сталь является основным магнитомягким материалом массового потребления. По составу она представляет собой сплавы железа с (0.5—5)% кремния, которые образуют с железом твердый раствор(см. ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ). Сплавы содержат также 0,1—0,3% Mn. В зависимости от требуемого уровня магнитных свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. Введение кремния уменьшает потери на вихревые токи(см. ВИХРЕВЫЕ ТОКИ), так как увеличивает удельное сопротивление материала. Легирование кремнием приводит к увеличению начальной и максимальной магнитных проницаемостей, уменьшению коэрцитивной силы(см. КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА) и снижению потерь на гистерезис(см. ГИСТЕРЕЗИС), уменьшает константы магнитной анизотропии и магнитострикции. Кремний способствует выделению углерода в виде графита, а также почти полному раскислению стали за счет химического связывания кислорода в SiO₂, который в виде шлака выделяется из расплава. Но при содержании Si более 5% ухудшаются механические свойства, повышаются твердость, хрупкость, сталь становится непригодной для штамповки

Кремнистая сталь обладает магнитной анизотропией(см. МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ), подобной анизотропии чистого железа, т. е. направление легкого намагничивания совпадает с кристаллографическим направлением [100], а наиболее трудное намагничивание совпадает с пространственной диагональю [111] кубической элементарной ячейки.

В соответствии с технологией производства электротехнические стали подразделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; до 3,3% Si) и горячекатаные (изотропные; до 4,5% Si); в качестве легирующей добавки электротехнические стали могут содержать до 0,5% Al. При холодной прокатке возникают деформации, вызывающие преимущественную ориентацию кристаллических зерен. Отжиг при температуре 900—1000^оС снимает внутренние напряжения, и сопровождается интенсивной рекристаллизацией (укрупнением зерен), в результате которой кристаллические зерна осями легкого намагничивания ориентируются вдоль направления проката: получается ребровая текстура. Свойства стали существенно улучшаются при создании магнитной текстуры, создаваемой холодной прокаткой и отжигом(см. ОТЖИГ), при котором происходит рекристаллизация(см. РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ). Текстурированная сталь анизотропна по свойствам. Потери энергии при перемагничивании текстурованной стали ниже, а магнитная индукция выше, чем горячекатаной. Ее эффективное использование возможно лишь при такой конструкции магнитопровода, при которой магнитный поток целиком проходит вдоль направления легкого намагничивания. Легче всего это условие выполняется при использовании ленточных сердечников. При ребровой текстуре наилучшие магнитные свойства получаются в направлении прокатки, наихудшие — под углом 55^о к направлению прокатки, которое соответствует направлению трудного намагничивания.

При кубической текстуре наилучшие магнитные свойства обеспечиваются в направлении всех ребер куба элементарных ячеек.

Иногда электротехнические стали условно разделяют на динамную (0,8—2,5% Si) и трансформаторную (3—4,5% Si). Электротехническая сталь выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05—1 мм.

Чистое железо

Сплавы, в которых углерода менее 0,02%, называются технически чистым железом. Технически чистое железо относится также к электротехническим сталям.

Техническое железо(армко-железо(см. АРМКО-ЖЕЛЕЗО)) содержит менее 0,04% С и имеет высокую магнитную проницаемость (m = 4500 Гс/Э). Оно является электротехническим магнитно-мягким материалом (марки Э, ЭА, ЭАА) и применяется для сердечников, полюсных наконечников, электромагнитов, пластин аккумуляторов.

Технически чистое железо (низкоуглеродистая электротехническая сталь) содержит менее 0.05% углерода и минимальное количество примесей других элементов. Получается прямым восстановлением чистых руд.

Железо в чистом виде является магнитомягким материалом, магнитные свойства которого существенно зависят от содержания примесей. Среди элементарных ферромагнетиков железо обладает наибольшей индукцией насыщения (около 2,2 Тл). У технически чистого железа магнитная проницаемость составляет m_н — (250—400), m _мах — (3500—4500), коэрцитивная сила H_c — (50—100) А/м, индукция насыщения B_s 2.18 Тл.Особо чистое железо, содержащее малое количество примесей получают двумя сложными способами:

Электролитическое железо — путем электролиза раствора сернокислого или хлористого железа. Магнитная проницаемость электролитического железа m_н — 600, m_мах — 15000, коэрцитивная сила Hc —30 А/м, индукция насыщения B^s 2.18 Тл

Карбонильное железо получают посредством термического разложения пентакарбонила железа: Fe(CO)5 = Fe+5CО. У карбонильного железа магнитная проницаемость m_н —, m_мах — 15000, коэрцитивная сила Hc —30 А/м, индукция насыщения B_s 2.18 Тл

На магнитные свойства железа влияют химический состав, структура, размер зерна, искажения кристаллической решетки, механические напряжения. Магнитные свойства железа улучшаются при выращивании крупного зерна, в результате многократных переплавок в вакууме. Внутренние напряжения в деталях снимаются отжигом.

Качество электротехнической стали характеризуется величиной и изотропностью магнитных свойств, геометрическими размерами и качеством листов и полос, механическими свойствами, а также параметрами электроизоляционного покрытия. Снижение удельных потерь в стали обеспечивает уменьшение потерь энергии в магнитопроводах; повышение магнитной индукции стали позволяет уменьшить габариты магнитопроводов; снижение анизотропии магнитных свойств улучшает характеристики устройств с вращающимися магнитопроводами. Электротехнические стали применяют в производстве генераторов электрического тока, трансформаторов, электрических двигателей и др.

группа легир. кремнием сталей, применяемых в качестве магнитомягкого материала в конструкциях электрич. машин и аппаратов. Различают динамную (изотропную) и трансформаторную (анизотропную) сталь.

electric(al) steel

acciaio per impieghi elettrotecnici

електротехні́чна сталь

електротехні́чна сталь