1 Анализ

Электромагнит – устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

Обмотку электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты. Магнитопроводы изготавливают из магнитно-мягких материалов – обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи (токи Фуко) магнитопроводы выполняются из набора листов.

В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита различают электромагниты с внешним притягивающимся якорем, электромагниты с втягивающимся якорем и электромагниты с внешним поперечно движущимся якорем.

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. На него действует главным образом рабочий поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. Характер перемещения якоря может быть вращательным (например, клапанный электромагнит) или поступательным. Потоки рассеяния (замыкающиеся помимо рабочего зазора) у таких электромагнитов практически не создают тягового усилия, и поэтому их стремятся уменьшить. Электромагниты этой группы способны развивать достаточно большое усилие, но обычно применяются при сравнительно небольших рабочих ходах якоря.

Поляризованные электромагниты постоянного тока.

Присутствуют два независимых магнитных потока – поляризующий и рабочий. Первый создается рабочей (или управляющей) обмоткой. Поляризующий поток чаще всего создается постоянными магнитами, иногда дополнительными электромагнитами, и используется для обеспечения наличия притягивающей силы при выключенной рабочей обмотке. В целом действие такого магнита зависит как от величины магнитного потока, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке.

Особенностью электромагнитов с втягивающимся якорем являются частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы. Потоки рассеяния у таких электромагнитов, особенно при больших воздушных зазорах, создают определенное тяговое усилие, в результате чего они являются полезными, особенно при сравнительно больших ходах якоря. Такие электромагниты могут выполняться со стопом или без него, причем форма поверхностей, образующих рабочий зазор, может быть различной в зависимости от того, какую тяговую характеристику нужно получить.

Наибольшее распространение получили электромагниты с плоскими и усечено коническими полюсами, а также электромагниты без стопа. В качестве направляющей для якоря чаще всего применяется трубка из немагнитного материала, создающая паразитный зазор между якорем и верхней, неподвижной, частью магнитопровода. Электромагниты с втягивающимся якорем могут развивать усилия и иметь ход якоря, изменяющиеся в очень большом диапазоне, что обусловливает их широкое распространение.

В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол. Такие электромагниты обычно развивают сравнительно небольшие усилия, но они позволяют путем соответствующего согласования форм полюсов и якоря получать изменения тяговой характеристики и высокий коэффициент возврата.

В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов в свою очередь имеется ряд конструктивных разновидностей, связанных как с характером протекающего по обмотке тока, так и с необходимостью обеспечения заданных характеристик и параметров электромагнитов. 

Выделяют три типа электромагнитов по способу создания магнитного потока.

Нейтральные электромагниты постоянного тока.

Постоянный магнитный поток создается постоянным током в обмотке таким образом, что сила притягивания зависит только от величины и не зависит от направления тока в обмотке.

Электромагниты переменного тока.

В этих магнитах питание обмотки осуществляется от источника переменного тока, магнитный поток периодически изменяется по величине и направлению, а однонаправленная сила притяжения меняется только по величине, в результате чего сила притяжения пульсирует от нуля до максимального значения с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. Широко применяются в электротехнике начиная от бытовой техники до плит электромагнитных для станков, при магнитопорошковом методе неразрушающего контроля.

Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись, в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах - электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т.п. Устройства техники связи - телефония, телеграфия и радио немыслимы без их применения.

Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура. Наконец, гигантские электромагниты для ускорения элементарных частиц применяются в синхрофазотронах.

Вес электромагнитов колеблется от долей грамма до сотен тонн, а потребляемая при их работе электрическая мощность - от милливатт до десятков тысяч киловатт. Особой областью применения электромагнитов являются электромагнитные механизмы. В них электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения рабочего органа или поворота его в пределах ограниченного угла, или для создания удерживающей силы.

Примером подобных электромагнитов являются тяговые электромагниты, предназначенные для совершения определенной работы при перемещении тех или иных рабочих органов; электромагнитные замки; электромагнитные муфты сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях; подъемные электромагниты, электромагниты вибраторов и т. п.

В ряде устройств наряду с электромагнитами или взамен их используются постоянные магниты (например, магнитные плиты металлорежущих станков, тормозные устройства, магнитные замки и т. п.).

1.1 Эскиз изделия

Электромагниты различают так же по ряду других признаков: по способу включения обмоток – с параллельными и последовательными обмотками; по характеру работы – работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах; по скорости действия – быстродействующие и замедленного действия, создающие постоянное или переменное магнитное поле и т.д.

1 — тело электромагнита, на выступ которого надевается обмотка 2, 3 - зажимы обмотки, 4 — якорь

Рисунок 1 - Горшкообразный электромагнит в разобранном виде (а) и в разрезе (б)

1.2 Технические характеристики

Для изготовления электромагнитов применяются стали и сплавы с особыми физическими свойствами. Магнитные стали и сплавы бывают магнитотвердые и магнитомягкие.

Магнитотвердые стали и сплавы применяются для изготовления постоянных магнитов. Мощность постоянного магнита тем выше, чем больше остаточная индукция B_r и коэрцитивная сила H_c. Магнитная энергия пропорциональна произведению B_r х H_c. Учитывая, что величина B_r ограничена магнитным насыщением феррамагнетика (железа), увеличение мощности магнита достигается повышением коэрцитивной силы H_c.

Для постоянных магнитов применяют высокоуглеродистые стали (чаще 1,0%С). Они содержат высокий процент хрома(3,%) или кобальта или вольфрама(6,0%) и одновременно хрома и кобальта. Сталь для постоянных магнитов обозначается буквой Е.

Марки магнитотвердых сталей:

ЕХ, ЕХ3, Е7136, ЕХ9К15М, Е7В6, ЕХ5К5, ЕХ9К15М и др.

Легирующие элементы повышают прокаливаемость стали, коэрцитивную силу, остаточную индукцию и улучшают температурную стабильность и стойкость постоянного магнита к механическим ударам.

Хромистая сталь ЕХ3, легко обрабатывается резанием и давлением и применяется для магнитов сложной формы. Высокие значения H_c (60э) и B_r (0,95тл) стали получают в результате закалки при температуре 820…860^оС и обработки холодом при температуре -70^оС. Затем магнит отпускают (старение) при температуре 100^оС в течение 10…24 ч. Отпуск немного уменьшает коэрцитивную силу, но обеспечивает неизменность магнитных свойств во время эксплуатации.

Сталь Е7В6 после аналогичной обработки получает более высокие магнитные свойства (H_c-62э, B_r-1,00тл и B_r x H_c -65,00тл) и чаще применяется в практике. Штамповка (ковка) магнитов может быть связана с длительным нагревом (700-1050^оС), при котором образуются труднорастворимые в аустените карбиды хрома и особенно вольфрама, что ухудшает магнитные свойства (магнитная порча). Поэтому для устранения «магнитной порчи» производят нормализацию при температуре 1000…1050^оС для стали ЕХ3 и при температуре 1180…1250^оС для стали Е7В6.

Кобальтовые стали имеют более высокую коэрцитивную силу (ЕХ5К5 -100Э и ЕХ9К15М -170Э) при незначительном снижении остаточной индукции (0,8…0,85тл). В результате мощность магнита резко возрастает. Величина B_rxH_c для стали ЕХ5К5 составляет 90,00тл и ЕХ9К15М – 140,00тл.

Кобальтовые стали (магниты) сначала закаливают на воздухе при высокой температуре (1200…1220^оС) для более полного растворения карбидов, отпускают при температуре 700^оС и затем подвергают нормальной закалке при температуре 1030…1050^оС (ЕХ5К5 при 950^оС) и охлаждением в масле.

Наибольшее промышленное значение имеют сплавы Fe-Ni-Al. Сплавы содержат 15…35% Ni и 8…15% Al. Для улучшения магнитных свойств в сплавы добавляют около 4,0% Cu и 15…25%Co и 0,3…2% Ti.

Магнитомягкие материалы. Эти материалы применяют для изготовления магнитопроводов (сердечники трансформаторов, электротехнических машин, реле, электромагнитов). Главные требования к магнитомягким материалам – это малое значение коэрцитивной силы H_c , высокая или повышенная магнитная проницаемость и малые потери при перемагничивании.

Характерным для этих материалов является узкая петля гистерезеса.

Магнитомягкими материалами являются технически чистое железо (железо армко), электротехническая сталь, железоникелевые сплавы (пермаллои), альсиферы, ферриты и оксиферы, магнитодиэлектрики.

Технически чистое железо должно иметь меньше 0,05%С и минимальное количество других примесей, которые уменьшают значение µ и повышают значение H_c .

Техническое железо используют главным образом для магнитопроводов постоянного тока (реле, электромагниты и др.). Недостатком этих материалов является высокая электропроводность, благодаря чему при перемагничивании в сердечниках имеют место значительные потери мощности из-за возникновения вихревых токов Фуко.

Электротехническая сталь имеет в своем составе мало углерода (до 0,05%) и значительное количество кремния (1…5%). Благодаря этому повышается электросопротивление до 0,3…0,6 Ом×мм²/м и уменьшаются потери мощности за счет уменьшения вихревых токов.

Выпускают много марок магнитомягких материалов: 1212, 1311 и др. Принцип маркировки следующий: первая цифра показывает класс по структурному состоянию материала и виду проката; вторая – содержание кремния, третья – группу по основной нормируемой характеристике стали. Вместе первые три цифры означают тип стали; четвертая – порядковый номер типа стали.

По характеру производства магнитомягкие стали подразделяются на горячекатаную, холоднокатаную с разной степенью развития текстуры.

Наличие кремния в составе стали резко ухудшает пластичность стали тем больше, чем больше его в составе стали.

Стали с содержанием кремния до 2% имеют повышенную пластичность. Такая сталь называется динамной.

Стали с содержанием кремния более 2% более хрупкие. Такой сплав называется трансформаторным железом.

Железоникелиевые сплавы имеют магнитную проницаемость µ до 10⁵Гн/Э. Поэтому такие сплавы широко используются в качестве магнитопроводов в слаботочной промышленности.

Альсиферы относятся к литейным сплавам.

Ферриты и оксиферы – металлокерамические материалы. Они имеют высокое электросопротивление. Ферриты применяются в высокочастотной технике (сердечники радиотрансформаторов, контурных катушек и др.).

Магнитодиэлектрики изготавливают методами порошковой металлургии из порошков карбонильного железа, альсифера или магнетита с изолирующим материалом. Применяются они в аппаратуре связи и в радиоаппаратуре.

1.3 Условия эксплуатации

Условия эксплуатации грузоподъемного электромагнита.

1. Эффективность использования электромагнита и срок его службы зависит от того, насколько он правильно выбран и эксплуатируется, поэтому при его работе необходимо руководствоваться следующими правилами: - опускать электромагнит на поднимаемый груз следует плавно и только обесточенным; - включать электромагнит следует только после того, как он лег на груз; - после включения электромагнита, перед подъемом, необходимо дать выдержку времени 4…6 сек для того, чтобы ток в обмотке достиг номинального значения; - напряжение сети, питающей электромагнит, должно находиться, в пределах 85…110 % номинального, при этом режим работы электромагнита не должен превышать(ПВ) 60 %.

2. При работе электромагнита с ПВ, более номинального значения необходимо снизить напряжение на катушке электромагнита.

В связи со сложностью определения действительного значения относительной продолжительности включения ПВд в конкретных условиях эксплуатации для расчета питающего напряжения рекомендуется контролировать нагрев обмотки электромагнита по показаниям амперметра. Величина установившегося тока намагничивания для данного типа МГ не должна быть ниже предельно-допустимой минимальной величины.

При токе намагничивания, ниже предельно-минимального значения, электромагнит должен быть снят и установлен на специальный стеллаж для охлаждения. Взамен используется резервный электромагнит.

Условия эксплуатации электромагнита серии ЭМЛ-1203.

Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15543.1-89 и ГОСТ 15150-69.

Высота над уровнем моря 4300 м.

Температура окружающей среды от минус 30^оС до 400^оС, для исполнения У; от минус 10^оС до 500^оС для исполнения Т; от 1^оС до 350^оС для исполнения УХЛ.

Верхнее значение относительной влажности воздуха: 98% при температурах 250^оС для исполнения У и 350^оС для исполнения Т, 80% при температуре 250^оС для исполнения УХЛ.

Окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры электромагнитов в недопустимых пределах.

Допускается работа в среде, насыщенной масляной пылью, каплями и брызгами масла с температурой не более 600^оС.

По условиям эксплуатации в части коррозионной активности атмосферы электромагниты соответствуют группам условий эксплуатации металлических изделий по ГОСТ 15150-69:

3 -для исполнения У.

5 -для исполнения Т.

1 -для исполнения УХЛ.

Группа механического исполнения М9 по ГОСТ 17516.1-90.

Нормальное рабочее положение электромагнитов вертикальное и горизонтальное.

Электромагниты предназначены для установки на поверхности с температурой не более 600^оС.

Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.6-93.

Электромагниты соответствуют требованиям ТУ У3.12-00216875-029-98, ГОСТ 19264-82 и ГОСТ 24682-81.

Электромагниты климатического исполнения Т дополнительно соответствуют требованиям ГОСТ 15963-79.

Электромагниты, предназначенные для поставок на экспорт, дополнительно соответствуют требованиям РД 16.01.007-88.

К электромагнитным механизмам предъявляются следующие требования. Катушка электромагнита должна: обеспечивать включение электромагнитного механизма в худших условиях (нагретом состоянии и при пониженном напряжении); не перегреваться во всех режимах; быть минимальной по размеру и технологичной; механически прочной; иметь соответствующий класс изоляции согласно условиям эксплуатации.

Электромагниты серии ЭМИС предназначены для работы при следующих условиях:

Климатическое исполнение У от -45ºС до +40ºС, при среднемесячной влажности воздуха 98% при 25ºС;

Климатическое исполнение Т от -10ºС до +45ºС, при среднемесячной влажности воздуха 98% при 35ºС;

Климатическое исполнение УХЛ от 1ºС до +35ºС, при среднемесячной влажности воздуха 80% при 25ºС;

Невзрывоопасная окружающая среда, без содержания концентрированной пыли, снижающей параметры электромагнитов;

Горизонтальное или вертикальное рабочее положение;

Безотказная работа электромагнитов ЭМИС обеспечивается в условиях колебания напряжения электросети от 0,9 до 1,1 от номинального значения в продолжительном режиме (ПВ 100%) и повторно-кратковременном режиме (ПВ 40% или ПВ 15%).

Якорь электромагнита возвращается из конечного положения в начальное, под действием противодействующего усилия, не превышающего номинальное на 0,25. При работе в вертикальном положении якорем вверх при противодействующем усилии должно учитываться масса якоря. Установленный производителем ресурс работы равен не менее 1,5 миллионов циклов. Электромагнит соответствует степени защиты IP20 по ГОСТ14255-80.

Условия эксплуатации железоотделителей следующие:

Климатическое исполнение У1 согласно ГОСТ 15150-69.

Температура окружающего воздуха от минус 20°С до плюс 40°С.

Не агрессивная окружающая среда: отсутствие газов и паров, разрушающих изоляцию и не взрывоопасна.

Относительная продолжительность включения ПВ 100%.

Степень защиты от IР44 до IP55 по ГОСТ 14255-69.

Основные требования, предъявляемые к катушкам электромагнитов

1. Надежное включение электромагнита в наихудших условиях, т.е. при пониженном напряжении и повышенной температуре.

2. Температура не должна превышать допустимую для данного класса изоляции при повышенном напряжении.

3. Минимальные габариты и экономичная технология в изготовлении.

4. Механическая прочность.

5. Влагостойкость, в некоторых случаях кислото и маслостойкость.

Конструктивно катушки делятся на: каркасные, бескаркасные, бандажированные, бескаркасные с намоткой на сердечник.

По способу включения: катушки тока (мало витков провода большого сечения), катушки напряжения (много витков провода малого сечения).

2. Выбор материала электромагнита

2.1 Обоснование выбора материала для электромагнита, расшифровка обозначения материала для электромагнита

Для электромагнитных систем электрических аппаратов применяют так называемые магнитомягкие материалы, отличающиеся малой коэрцитивной силой, узкой петлей гистерезиса и высокой магнитной проницаемостью. Эти материалы характеризуются кривой намагничивания, представляющей собой зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля.

Для постоянных магнитов применяют магнитотвердые материалы, отличающиеся большой коэрцитивной силой, широкой петлей гистерезиса и малой магнитной проницаемостью.

Из большого разнообразия ферромагнитных материалов в электрических аппаратах используются ферросплавы (в состав которых в основном входит железо) и ферриты (неметаллические прессованные материалы из смеси окислов железа с окислами никеля, свинца, цинка и др, подвергающиеся отжигу при Т = 1100 – 1400 ^оС в процессе изготовления). Для ферритов характерно очень высокое электрическое сопротивление – в 106 раз выше, чем у электротехнических сталей, поэтому их применяют при очень высоких частотах без существенных потерь на вихревые токи. К ферросплавам относятся электротехнические стали (сплавы железа, в основном, с кремнием, от 0,5 до 4,5%) и пермаллои (сплавы железа, в основном, с никелем).

Постоянные магниты, обладающие свойством длительно сохранять остаточную намагниченность, изготавливаются из магнитотвердых материалов, характеризующихся широкой петлей гистерезиса и обладающих в намагниченном состоянии большим запасом магнитной энергии. Для изготовления постоянных магнитов используют ковкие материалы (углеродистые, хромистые, вольфрамовые и кобальтовые стали) и сплавы из железа, никеля и алюминия.

Электротехническая сталь - это тонколистовая магнитно-мягкая сталь с особыми свойствами, используемая для изготовления сердечников электротехнического оборудования (трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, стабилизаторов, реле и т.д.). В зависимости от требуемого уровня магнитных свойств электротехническая сталь содержит различное количество кремния.

В соответствии с технологией производства электротехническую сталь подразделяют на холоднокатаную и горячекатаную. Иногда электротехническую сталь условно разделяют на динамную и трансформаторную.

В качестве легирующей добавки электротехническая сталь может содержать до 0,5% Al.

Расшифровка обозначений электротехнических сталей

Буква Э в обозначении стали означает "электротехническая сталь", первая за буквой цифра (1, 2, 3 и 4) означает степень легирования стали кремнием, причем содержание кремния находится в следующих пределах в %: для слаболегированной стали (Э1) от 0,8 до 1,8, для среднелегированной стали (Э2) от 1,8 до 2,8, для повышеннолегированной стали (ЭЗ) от 2,8 до 3,8, для высоколегированной стали (Э4) от 3,8 до 4,8.

Средняя величина удельного электрического сопротивления электротехнической стали ρ тоже зависит от количества кремния. Оно тем выше, чем больше содержание кремния в стали. Стали мирок Э1 имеют сопротивление ρ =0,25 ом х мм2/м, марок Э2 - 0,40 ом х мм2/м, марок ЭЗ - 0,5 ом х мм2/м и марок Э4 - 0,6 ом х мм2/м.

перемагничивании (вт/кг). Эти потери тем меньше, чем больше цифра, т. е. больше степень легирования стали кремнием. Нули после этих цифр означают, что сталь холоднокатаная текстурованная (0) и холоднокатаная малотекстурованная (00). Буква А указывает на особо низкие удельные потери при перемагничивании стали.

Так например – сталь Э4А:

Э –сталь электротехническая.

4 – четвертая степень легирования кремнием (от 3,8 до 4,8%)

А – особо низкие удельные потери при перемагничивании стали.

Таблица 1- Химический состав стали Э4А

Марка стали	Химический состав, %
	С	Si
Э4А	≤ 0,04	≤ 0,20

2.2 Описание эксплуатационных и технологических свойств материала изделия

Сплавы для постоянных магнитов характеризуются широкой и крутой петлей гистерезиса, а следовательно, большим значением коэрцитивной силы - от 50…60 эрстед до нескольких тысяч эрстед - и большим значением остаточной индукции. Чем эти величины -больше, тем меньше материала требуется для изготовления магнита. Сплавы этой группы предназначаются для изготовления постоянных магнитов магнетронов, динамических репродукторов, телефонов, динамических микрофонов, поляризованных реле, электроизмерительных приборов и т. п.

Углеродистая сталь содержит 0,4…1,7% углерода, остальное железо. Углеродистая сталь — самый дешевый материал для изготовления магнитов. Для получения необходимых магнитных свойств сталь подвергают закалке, для чего нагревают до температуры 950° С, а затем охлаждают, погружая в воду. Магниты из углеродистой стали теряют магнитные свойства с течением времени и особенно быстро при сотрясении и ударах. магнитные свойства углеродистой стали изменяются в зависимости от содержания углерода.

Электротехническая сталь Э4А применяется для изготовления реле, сердечников и полюсов электромагнитов. Эта сталь сочетает магнитные свойства, хорошую технологичность, хорошие или удовлетворительные механические свойства и сравнительную низкую стоимость.

Основные физические свойства:

Температура Кюри θ = 768^оС, намагниченность насыщения при 20^оС 4πJ_s=2,15 тл (21580 гс), плотность 7,874г/см³, константа магнитной кристаллической анизотропии К=4,2×10⁴дж/м³ (4,2×10⁵ эрг/см³), константа магнитострикции λ_s может изменяться от 5×10^-6 до -5×10⁶. Удельное электросопротивление p и магнитная проницаемость µ зависит от содержания в стали примесей, которое может изменяться в зависимости от способа ее получения и условий термической обработки.

Таблица 2- Магнитные свойства листовой электротехнической стали

Сталь	Hc		µmax
	э	а/м		гс/э	104 гн/м
	не более		не менее
Э4А	1,0	79,6		4000	50,24

Таблица 3- Закалочные среды

Закалочная среда	Скорость охлаждения град/сек, в интервале
	550…650оС	200…300оС
Вода при 18оС	600	270
при 26оС	500	270
при 50оС	100	270
при 74оС	30	200
Вода мыльная	30	200
Вода дистиллированная	250	200
Вода при 18оС+10% едкого натрия	1200	300
Вода при 18оС+10% поваренной соли	1100	300
Вода при 18оС+10% соды	800	270
Вода при 18оС+10% серной кислоты	750	300
Минеральное машинное масло	150	30
Трансформаторное масло	120	25
Керосин	160…180	40…60
Железные плиты	35	15
Медные плиты	60	30

3. Выбор химико-термической обработки изделия

3.1 Описание химико-термической обработки изделия

Основными видами термической обработки являются отжиг, закалка, отпуск и химико-термическая обработка.

Отжигом называют процесс термической обработки, состоящий из нагрева стали до заданной температуры, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения. Целью отжига является перевод стали в более устойчивое состояние, возврат исходных свойств стали. В результате отжига снимаются внутренние напряжения, получается равновесная структура, снижается твердость и повышается пластичность и вязкость.

Закалка заключается в нагреве стали до температур, обеспечивающих аустенитное (однофазное) или аустенитное плюс карбидное (двухфазное) состояние с последующим быстрым охлаждением в соответствующих средах.

Цель закалки состоит в получении неравновесного состояния сплава, обладающего наибольшей твердостью для сталей и чугунов и наименьшей для цветных сплавов с отсутствующими этой твердости механическими характеристиками.

При закалке происходит увеличение объема деталей, что вызывает появление больших внутренних напряжений. После закалки всегда производят отпуск.

Отпуск закаленной стали применяется с целью уменьшения закалочных напряжений, снижению твердости закаленной стали до заданной, получения нужного комплекса механических свойств (прочности, пластичности и вязкости).

Основным превращением при отпуске является распад мартенсита – выделение пересыщенного углерода в виде мелких кристалликов карбида железа.

Структура углеродистой стали после отпуска при 500…650^оС называется сорбитом отпуска.

Химико-термическая обработка – это технологический процесс, при котором химический состав, структура и свойства поверхности металла изменяются с помощью диффузионного насыщения поверхности различными элементами при повышенных температурах.

Химико-термическая обработка осуществляется четырьмя способами: из твердой фазы («твердый»); из паровой фазы («парофазовый»); из газовой фазы («газовый», из жидкой фазы («жидкий»)).

Производят также насыщение несколькими элементами одновременно - комплексное насыщение.

Термическая обработка электротехнической стали, например такой как Э4А, происходит следующим образом: отжиг в обезуглероживающей среде по режиму: нагрев до 950^оС; выдержка 2 часа, охлаждение со скоростью 40^оС в час до 600^оС и далее на воздухе. Отжиг в атмосфере влажного водорода улучшает магнитные свойства стали и предотвращает магнитное старение, но приводит к резкому ее удорожанию.

Таблица 4- Режимы отжига электротехнической стали

Марка	Назначение отжига	Температура отжига, оС	Время выдержки,ч	Условия охдаждения	Оборудование и материалы
1	2	3	4	5	6
Э4А	Повышение магнитных свойств и нанесение пленки окисла	830…870	3	50 град/ч, разгрузка при 150оС	Печь. Ящик из жароупорной стали.
	Повышение магнитных свойств без нанесения пленки окисла	860…900	3…4	То же	Печь. Ящик, защитная среда.
	Значительное повышение магнитных свойств за счет получения крупнозернистой структуры	1000…1050	10…20	60…70 град/ч	Печь. Установка для отжига в вакууме.

ХимикХиХимико-термичсХ Химико-термическая обработка – это технологический процесс, при котором химический состав, структура и свойства поверхности металла изменяются с помощью диффузионного насыщения поверхности различными элементами при повышенных температурах.

Производят также насыщение несколькими элементами одновременно - комплексное насыщение.

Термическая обработка электротехнической стали, например такой как Э4А, происходит следующим образом: отжиг в обезуглероживающей среде по режиму: нагрев до 950^оС; выдержка 2 часа, охлаждение со скоростью 40^оС в час до 600^оС и далее на воздухе. Отжиг в атмосфере влажного водорода улучшает магнитные свойства стали и предотвращает магнитное старение, но приводит к резкому ее удорожанию.