4.3.Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

К сплавам с особыми физическими свойствами отно­сятся: магнитные стали и сплавы, стали и сплавы с вы­соким электросопротивлением, сплавы с заданным тем­пературным коэффициентом линейного расширения и сплавы с заданными упругими свойствами.

Магнитные стали и сплавы. Ферромагнетизмом обладают железо, кобальт и никель. Эта способность характеризуется магнитной проницаемостью. У ферромагнитных материалов относительная магнитная проницаемость достигает десятков и сотен тысяч единиц, для других материалов она близка к единице. Магнитные свойства материала характеризуются остаточной индукцией и коэрцитивной силой. Остаточной индукцией называют магнитную индукцию, остающуюся в образце после его намагничивания и снятия внешнего магнитного поля. Магнитные стали и сплавы в зависимости от коэрцитивной силы и магнитной проницаемости делят на магнитно-твердые и магнитно-мягкие.

Магнитно-твердые стали и сплавы применяют для изготовления посто­янных магнитов. Они имеют большую коэрцитивную силу. Это высоко-углеродистые и легированные стали, специальные сплавы. Углеродистые стали (У10 -У12 углеродистая инструментальная) после закалки имеют достаточную коэрцитивную силу), но, так как они прокаливаются на небольшую глу­бину, их применяют для изготовления небольших магнитов.

Хромистые стали по сравнению с углеродистыми прокаливаются значительно глубже, поэтому из них изготовляют более крупные магниты. Магнитные свойства этих сталей такие же, как и углеродистых.

Магнитно-мягкие стали и сплавы применяют для изго­товления якорей и полюсов электротехнических машин, магнитопроводов, статоров и роторов электродвигателей и т. д. К ним относят электротехническое железо и элек­тротехническую сталь, железоникелевые сплавы (пер­маллои).

Электротехническое железо (марки Э, ЭА, ЭАА) содержит менее 0,04% С, имеет высокую магнитную проницаемость и применяется для сердечников, полюсных наконечников элект­ромагнитов и др. Электротехническую сталь легируют кремнием (0,5 - 4,8 %), который повышает электрическое сопротивление, уменьшает удельные потери энергии, снижает индукцию насыщения. Сюда относятся трансформаторные и динамные стали (Э11, Э12, Э21, Э320, Э344 и др). Трансформаторную сталь при­меняют для изготовления высокочастотных трансформа­торов и генераторов электрического тока. Динамную сталь используют для изготовления роторов и статоров электрических машин.

Железоникелевые сплавы (пермаллои) содержат 45-80% Ni, их допол- нительно легируют Сг, Si, Мо. Магнитная проницаемость этих сплавов очень высокая. Применяют пермаллои в аппаратуре, работающей в слабых электромагнитных полях (телефон, радио).

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением. Их применяют для изготовления электронагревателей и элементов сопротивлений (резисторов) и реостатов. Сплавы для электронагревателей обладают высокой жаростойкостью, высоким электрическим сопротивлением, удовлетворительной пластичностью в холодном состоянии.

Указанным требованиям отвечают железохромоалюминиевые сплавы, например марок Х13Ю4 (12-15% Сг; 3,5-5,5% А1), и никелевые сплавы, например марок Х15Н60 — ферронихром, содержащий 25% Fе, Х20Н80 — нихром. Стойкость нагревателей из железохромоалюминиевых сплавов выше, чем у нихромов. Сплавы выпускают в виде проволоки и ленты, применяют для бытовых приборов, а также для промышленных и лабораторных печей.

Сплавы с заданным коэффициентом теплового расширения. Они содержат большое количество никеля. Сплав 36Н, называемый инваром (35-37% Ni), почти не расширяется при температурах от -60 до + 100°С. Его применяют для изготовления деталей приборов, требую­щих постоянных размеров в интервале климатических изменений тем­ператур (детали геодезических приборов и др.).

Сплав 29НК, называемый коваром (28,5-29,5% Ni; 17-18% Со), имеет низкий коэффициент теплового расширения в интервале тем­ператур от —70° до +420°С. Его применяют для изготовления деталей, впаиваемых в стекло при создании вакуумно-плотных спаев.