Глава четвертая
МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СЛАБЫХ И СРЕДНИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ
4-1. ЗАВИСИМОСТЬ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ СТАЛИ ОТ УСЛОВИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ
Магнитная проницаемость в слабых и средних магнитных полях в большей степени является структурночувствительной характеристикой, чем проницаемость в сильных магнитных полях. О влиянии чистоты металла на начальную проницаемость можно судить по результатам исследования на монокристальных рамках [Л. 4-1], полученных путем расплавления железокремнистого сплава (Si = 3,0%) в атмосфере чистого водорода. Начальная проницаемость вдоль оси легкого намагничивания в рамочных образцах Вильямса составляла 6 000, максимальная — 62 400, тогда как в монокристаллах технического железокремнистого сплава она значительно меньше. При выплавке трансформаторной стали в вакууме начальная проницаемость по данным [Л. 4-2] достигала 4 000.
Рассмотрим влияние условий отжига горячекатаной трансформаторной стали на магнитную проницаемость в слабых и средних магнитных полях. В [Л. 4-3], а также [Л. 4-4] показано, что при повышении температуры отжига в водороде и в вакууме с 800 до 1 350 °C начальная проницаемость возрастает с 400 до 2 000. При исследовании влияния рафинирующей и нейтральной среды установлено [Л. 4-5], что при температуре отжига до 1 Ю0 °С повышение начальной магнитной проницаемости происходит в основном за счет роста зерен и коагуляции включений. При дальнейшем повышении температуры рост проницаемости обусловливается рафинирующим действием среды отжига.
По данным [Л. 4-6] начальная магнитная проницаемость стали Э46 после отжига в водороде возрастает до 1 800:
В холоднокатаной текстурованной стали повышение магнитной проницаемости связано не только с чистотой металла, но и с совершенством кристаллической текстуры. В [Л. 4-8] показано влияние условий высокотемпературного отжига на начальную магнитную проницаемость холоднокатаной текстурованной стали. При отжиге стали в полупромышленной водородной печи при 1 100 °C в течение 50 ч была получена сталь с начальной проницаемостью μΗ=2 500.
Положительное влияние вакуумного отжига на начальную проницаемость описывается в [Л. 4-9]. Если при отжиге стали Э360 в атмосфере азотоводородной смеси при 1 150°С μΗ=700, то при дополнительном отжиге в вакууме при 1 150°μΗ=2 700. Последующий отжиг в газовой среде вновь резко снижает начальную магнитную проницаемость.
Магнитная проницаемость холоднокатаной текстурованной стали
Рис. 4-1. Зависимость магнитной проницаемости кремнистой стали (Si=3%) при Β=0,5·10-4 тл от температуры отжига в окислительной среде в течение 20—40 ч.
В [Л. 4-9] установлено, что с уменьшением остаточного давления с 10-3 до 10-5 мм рт. ст. значение μΗ увеличивается, а снижение толщины листа с 0,20 до 0,05 мм сказывается отрицательно на начальной проницаемости.
В [Л. 4-10] нагрев холоднокатаной ленты проводился в глубоком вакууме путем пропускания через нее тока, при этом проходила интенсивная очистка стали от вредных примесей. Начальная магнитная проницаемость при таких обработках составляла 2 500—5 000.
По данным [Л. 1-62] магнитная проницаемость в слабых и средних магнитных полях находится в тесной связи со степенью совершенства текстуры стали. В табл. 4-1 для стали четырех японских марок приведены значения магнитной проницаемости. За характеристику степени совершенства текстуры принято значение B2500.
Из табл. 4-1 нельзя точно определить начальную магнитную проницаемость, но для стали с наиболее совершенной кристаллической текстурой (В2500=1,97 тл) она должна быть более 5 000.
Большое влияние на магнитную проницаемость в слабых полях оказывают условия проведения повторного отжига. Применяя длительный (20—40 ч) отжиг в окислительной среде при 500-600 °C, можно добиться значительного повышения проницаемости в слабых полях [Л. 4-11] (рис. 4-1). Применение низкотемпературного окислительного отжига стали Э45, Э46, Э330 согласно [Л 4-12, 4-13] также приводит к значительному повышению магнитной проницаемости в слабых полях (табл. 4-2).
Таблица 4-2
Магнитная индукция электротехнической стали при напряженности поля Н=0,2 а/м после длительного низкотемпературного окислительного отжига
Повышение магнитной проницаемости в слабых магнитных полях при длительных низкотемпературных отжигах получается не только в окислительной среде, но и во влажном водороде с точкой росы +20 °C [Л. 4-13].
