113. Сплавы для постоянных магнитов (магнитотвердые сплавы).

Лахтин 366 (322)

Используют для постоянных магнитов. Магнитная энергия постоянного маг­нита тем выше, чем больше остаточная индукция В_r и коэрцитивная сила Н_e, Магнитная энергия пропорциональна произведению В_r * Н_e. Учитывая, что величина В_r ограничена магнитным насыщением ферромагнетика, (же­леза), увеличение магнитной энергии достигается повышением коэрцитив­ной силы Н_e.

Для получения высокой коэрцитивной силы стали должны иметь нерав­новесную структуру, обычно — мартенсит с большим количеством дефек­тов строения (дислокаций, блоков, границ зерен и т. д.), являющихся источ­ником искажений кристаллической решетки и внутренних напряжений.

Для магнитов применяют высокоуглеродистые стали (чаще с 1,0% С), легированные хромом (3,0%) ЕХЗ, вольфрамом (6,0%) ЕВ6 и одновременно хромом и кобальтом, ЕХ5К5, ЕХ9К15М2 (ГОСТ 6862-71).

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

Хромистые, вольфрамовые и кобальтовые стали легко обрабатываются давлением и резанием, но обладают относительно малой магнитной энергией, поэтому их применяют для неответственных магнитов массового производства. Коэрцитивная сила легированных ста­лей составляет 60— 180 Э и остаточная индукция 8000—10000 Гс.

Наиболее высокие магнитные свойства имеют стали ЕХ5К5 и ЕХ9К15М2 после нор­мализации, высокого, отпуска, закалки и низкого отпуска (100°С).

Наибольшее промышленное значение имеют сплавы типа алнико . Сплавы тверды, хрупки и не поддаются деформации, поэтому магниты производят в литом виде. После литья проводят только шлифование.

Высокие магнитные свойства сплавы получают после нагрева до 1250-1280°С и последующего охлаждения (закалки) с определенной (критической) для каждого сплава скоростью охлаждения; после закалки следует отпуск при 580 —600°С.

При охлаждении от температуры закалки вы­сокотемпературная фаза (а) распадается на две фазы: а>а 1+ а2 которые имеют одинаковую кристаллическую решетку о. ц. к. с незначительным различием в периодах (а1— фаза, твердый раствор на базе железа, ферро-магнита; «а2 — парамагнитная фаза на базе соединения NiAi). После указан­ной термической обработки а1-фаза распределена в виде пластинок (игл) однодоменных размеров в а2-фазе Отпуск усиливает обособление фаз друг от друга, что увеличивает коэрцитивную силу. Большие внутренние напряжения, возникающие в процессе распада высокотемпературной фазы, анизотропия формы частиц образующей фазы, а также однодоменность этих частиц определяют высококоэрцитивное состояние сплавов. Дальней­шее повышение магнитной энергии достигается созданием в сплавах магнитноц и кристалло рафической текстур.

Для создания магнитной текстуры сплавы типа алнико подвергают термомагнитной обработке: нагреву до 1300 Си охлаждению со скоростью 0,5 —5°С/с (в зависимости от состава сплава) в магнитном ноле, прило­женном вдоль направления, наиболее важного для магнита данной конфигурации. Затем магнит отпускают при 625°С. При обработке в магнитом поле а1-фаза выделяется в виде частиц, ориентированных вдоль поля парал­лельно направлению [100].

После тихой обработки магнитные свойства сплавов становятся анизо­тропными, их магнитные характеристики (В_r, H_с, ВH_max.) сильно возра­стают в направлении приложенного магнитного поля (магнитная тексту­ра). Термомагнитной обработке чаще подвергают сплавы, содержащие свыше 18% Со. Кристаллическая текстура образуегся в случае направлен­ной кристаллизации отливки магнита. При этом образуются столбчатые кристаллы, растущие в направлении [100]. Это сильно повышает магнитные свойства, поскольку они зависят от кристаллографической ориен­тации ферромагнитных фаз.