Что такое маломагнитная сталь
Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения. Причем скомпенсированы могут быть:
- Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
- Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси – спиновые.
Если все магнитные моменты равны нулю, вещество относят к диамагнетикам. Если скомпенсированы только спиновые моменты – к парамагнетикам. Если поля не скомпенсированы – к ферромагнетикам.
Немагнитные металлы физики ненадолго превратили в магниты
Два распространённых металла, которые не обладают магнитными свойствами — медь и марганец — физики в рамках нового исследования наделили таковыми. Недолго тонкие плёнки этих материалов вели себя словно магнитные железо, кобальт или никель. Методика превращения немагнитного материала в магнитный включает в себя создание тончайших пластов и внедрение в них молекул на основе углерода.
Постоянные магниты на основе железа обладают своими свойствами благодаря спинам электронов, которые химический элемент имеет в своём составе. Спин, по сути, означает, что каждый электрон создает своё собственное магнитное поле.
Большинство электронов составляют пары так, что спины уничтожают эффект друг друга. Но некоторые непарные спины выстраиваются по внешнему магнитному полю и остаются в том же положении даже тогда, когда это поле удалено.
Совместный эффект этих крошечных унифицированных магнитных полей как раз и делает некоторые металлы, такие как железо, кобальт и никель магнитными материалами при комнатной температуре.
Как рассказывается в пресс-релизе, в рамках своего эксперимента учёные заставили немагнитные медь и марганец вести себя точно таким же образом и проявить магнитные свойства. Учёные выстроили на подложке бутерброд из тонких плёнок металлов (2,5 нанометра) и слоёв из фуллеренов (15 нм) — похожих на клетку молекул из 60 атомов углерода. Фуллерены отличаются тем, что они особенно эффективно оттягивают на себя электроны, отвечающие за электрическую проводимость металлов.
В результате изменения электронной структуры образцов физики получили довольно слабые и чрезвычайно тонкие, но всё же магнитные пласты меди и марганца. Когда их подвергли воздействию внешнего магнитного поля, а затем удалили его, 10% от индуцированного магнитного поля осталось действующим.
Чтобы проверить, что за проявление эффекта отвечает именно переход электронов на границе металл-фуллерен, учёные проложили алюминий между слоями. Магнитные свойства образцов, как и ожидалось, пропали.
Ведущий автор работы Оскар Сеспедес (Oscar Cespedes) и его коллеги из Университета Лидса надеются, что инновационная технология поможет создать более безопасный для окружающей среды и человека аналог контрастному веществу гадолинию. Он на сегодняшний день широко используется в магнитно-резонансной томографии.
Технология также может использоваться в ветровых турбинах, содержащих электрические генераторы с магнитными материалами, которые должны сохранять свою поляризацию, поглощая большое количество энергии. В настоящее время турбины содержат железо, кобальт и никель, смешанные с редкоземельными элементами, но все они слишком дорого стоят и трудно добываются.
Сеспедес и его команда уверены, что технологию предстоит ещё довольно долго дорабатывать. Прежде всего, физики хотят сосредоточиться на том, чтобы заставить эффект «искусственного» магнетизма длиться дольше (сейчас он держится всего несколько часов) и сделать его более ощутимым. Однако тот факт, что эксперимент был успешно проведён с марганцем даже при комнатной температуре, уже является большим успехом.
Данное открытие может привести к созданию новых видов гибридных металлорганических магнитов, которые могут быть полезны, к примеру, в рентгенографии. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.
Наблюдаемый эффект может быть использован в спинтронике, а также в квантовых компьютерах будущего.
Парамагнетики и ферромагнетики
Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными.
Ферромагнетики – небольшая группа веществ, которые притягиваются к магнитам и легко намагничиваются даже в слабом поле.
Диамагнетики
У диамагнетиков магнитные поля внутри каждого атома скомпенсированы. В этом случае при внесении вещества в магнитное поле к собственному движению электронов добавится движение электронов под действием поля. Это движение электронов вызовет дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего поля. Поэтому диамагнетик будет слабо отталкиваться от расположенного рядом магнита.
Итак, если подойти с научной точки зрения к вопросу, какие металлы не магнитятся, ответ будет – диамагнитные.
Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева
Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.
Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.
Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.
Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.
Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.
К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.
Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.
Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.
Металлы с выраженными магнитными свойствами
Эти металлы имеют температуру плавления около 1500°С, могут притягиваться магнитом и намагничиваться, поэтому из них изготовляют постоянные магниты, сердечники трансформаторов, детали телефонных и телеграфных аппаратов и т. п.
Основным таким материалом в электротехнике являетсяжелезо
‒ элемент восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (приложение 1) с атомным номером 26. Атом железа может потерять 2 электрона и превратиться в ион Fe2+. Возможна потеря атомом еще и третьего электрона. В этом случае образуется ион Fe3+.
Чистое железо ‒ серебристо-белый металл, быстро тускнеющий (ржавеющий) на влажном воздухе или в воде, содержащей кислород. Железо пластично, легко подвергается ковке и прокатке, температура плавления 1539°С (таблица 4). Обладает сильными магнитными свойствами (ферромагнетик), хорошей тепло- и электропроводностью. Образует много сплавов с различными металлами.
Физические свойства железа
| Свойство | Численное значение | Единица измерения |
| Относительная атомная масса | 55,84 | — |
| Атомный радиус | 0,13 | нм |
| Плотность | Кг/м3 | |
| Температура плавления | °С | |
| Температура кипения | °С |
Химические свойства железа
Железо ‒ активный металл.
На воздухе образуется защитная оксидная пленка, препятствующая коррозии металла. При сильном нагревании на воздухе железо раскаляется и медленно окисляется, а в чистом кислороде горит. Очень эффектным является опыт по сжиганию стальной пружинки. На пружинке закрепляют спичку (напротив ее головки) и зажимают ее в лабораторных щипцах. Спичку, опущенную головкой вниз, поджигают. Когда пламя достигнет пружинки, ее сразу переносят в стакан с кислородом. Дно сосуда заранее засыпают слоем песка, чтобы на стекло не попали капли расплавленного металла.Пружинка сгорает в кислороде, разбрасывая искры во все стороны (это напоминает сварку металла). Железо вытесняет из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее железа. Железный гвоздь, погруженный в голубоватый раствор медного купороса, постепенно покрывается налетом красной металлической меди:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.
Железо взаимодействует с хлором, углеродом и другими неметаллами при нагревании:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.
Во влажном воздухе железо окисляется и покрывается ржавчиной, которая частично состоит из гидратированного оксида железа (III):
4Fe + 3О2+ 6Н2О = 4Fe(ОН)3.
Железо растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах c выделением водорода:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.
С водой железо реагирует и в обычных условиях, но очень медленно и с участием кислорода. В результате на поверхности металла образуется коричневый или желто-бурый налет ‒ ржавчина. Разрушение железа под действием воды и кислорода называют коррозией. Ежегодно из-за коррозии теряется примерно 1/5 всего произведенного металла. Для предотвращения разрушения железа его смазывают специальными смазочными маслами, покрывают красками, лаками, керамическими эмалями, слоем другого металла, устойчивого к коррозии, ‒ никеля, хрома, цинка.
Железо в природе
Железо — один из самых распространённых в земной коре металлов (таблица 5). Он занимает второе место после алюминия. В чистом виде железо в природе не встречается.
Основные данные по железным рудам
| Название минерала | Химическая формула | Содержание железа, % | Месторождение |
| Магнетит | Fe3O4 | Урал | |
| Гематит | Fe2O3 | Криворожское | |
| Лимонит | Fe2O3∙nH2O | Крым, Урал | |
| Пирит | FeS2 | Урал | |
| Сидерит | FeСO3 | Урал |
Получение железа
В лаборатории
Чистое железо получают электролитическим разложением солей железа:
FeCl2 = Fe2+ + 2Cl-.
Получение железа из оксида с помощью алюминия называется алюмотермией:
8Al + 3Fe3O4 = 9Fe + 4Al2O3.
В промышленности
На долю железа приходится около 95% металлургического производства в мире. Это один из наиболее востребованных и используемых металлов. Основная масса железа используется не в чистом виде, а виде чугуна
и
стали
— сплавов с углеродом и другими элементами. Основная масса железа вырабатывается в доменных печах (рис. 4). Процесс, протекающий в доменной печи при получении сплавов железа, основан на восстановлении оксидов железа при нагревании.
Рис. 4. Получение стали в доменной печи
– сложнейшее инженерное сооружение высотой более 60 м и диаметром 10 м, снабженное системой контроля и управления, предназначенное для выплавки чугуна – продукта химико-восстановительных процессов.
Снизу через фурму (устройство для подвода дутья) поступают горячий воздух, кислород, метан, а навстречу движется шихта – смесь, состоящая из кокса (источник энергии и восстановитель), подготовленного рудного концентрата и флюса (последний для связывания пустой породы в шлаки). Домну через колошник (верхняя часть шахтных доменных плавильных печей) покидает доменный газ, содержащий до 30% СО.
Основными химическими реакциями доменного процесса являются:
— горение кокса в зоне над горном (нижняя часть домны, где происходит горение топлива). Шлак выполняет также функцию защиты чугуна от окисления;
Маломагнитные стали
Маломагнитная сталь востребована для изготовления приборов и деталей, намагничиваемость которых исключена. Сталь, содержащая никель, хром и марганец, способна при деформациях и наклепе сохранять аустенитную структуру. Сплаву свойственна хорошая свариваемость, механическая обрабатываемость.
Сталь не используется для деталей, эксплуатирующих на трение, а также в агрессивной среде.
Обработка резанием и давлением незначительно влияют на магнитную проницаемость, но не достигается значения 1.01 гс/э. Окалина удаляется полностью ввиду значительного повышения магнитного поля деталей.
Применение маломагнитной стали
Электротехника (элементы трансформаторов).
Судостроение (детали и механизмы судов и кораблей).
Строительство (изготовление конструкций для кровельных, инженерных систем).
Горнодобыча (конструкции и механизмы для транспортировки).
В машиностроительной отрасли применяются марки 40Г18Ю3Ф и 80Г20Ф2Ю, которые близки по свойствам 45Г17Ю3. К преимуществам причисляется высокий предел текучести.
Марки маломагнитной стали
Сталь 45Г17Ю3
Характеристики марки отразились на высоком спросе в изготовлении оборудования в судовом машиностроении, техники для кораблей, электротехнике, строительстве, автомобильной промышленности.
Листы необходимы для изготовления элементов вентиляционной и водосточной системы, навесов, ворот. Служит сырьем на холодную штамповку. Пользуется спросом в автомобилестроении, с/х.
Квадрат пользуется спросом для производства металлоконструкций, забора, лестничных конструкций, кованых решеток, в декоративных целях.
Круг используется в строительной сфере для армирования конструкций, производства труб, сооружения вспомогательных элементов.
Поковка 45Г17Ю3 неотъемлема в горнодобывающей промышленности, судостроении.
Сталь 40ГН13МД2Ф
Марка сравнительно выгодно отличается от 45Г17Ю3 по показателю прочности и стойкостью к коррозионным воздействиям. Изготавливаются в виде труб и поковки. Основное рабочее направление стали в
Нефтедобывающая промышленность (для изготовления утяжеленных бурильных труб). Электроэнергетика (для изготовления роторов электрических ма
Сталь 40Г18Ю3Ф
Марка 40Г18Ю3Ф аустенитного класса обеспечивается высокой прочностью в процессе термической обработки. Сравнительно слабая износостойкость не позволяет использовать в узлах трения.
Применяется для производства деталей для нужд судостроения и оборудования: муфты, шпильки, узлы моторов, валы и другие.
Сталь 80Г20Ф2Ю
Дисперсионно-упрочнеяемая сталь с повышенной статистической прочностью. Не предназначается для эксплуатации в морской воде.
Изготавливаются поковки, сортовой прокат, в машиностроении в рамках судостроения.
Где купить маломагнитную сталь?
Компания "МСК" предлагает купить сталь маломагнитную в Санкт-Петербурге, Москве оптом или в розницу с доставкой по России. Гарантируем высокое качество продукции, низкие цены.
Маломагнитная сталь и изделие, выполненное из нее
Изобретение относится к сталям, используемым в качестве конструкционных материалов в судостроении, энергетике, машиностроении. Сталь содержит 0,1-0,8 мас.% углерода, 0,001-0,9 мас.% кремния, 10,0-22,0 мас.% марганца, 1,5-4,5 мас.% алюминия, не более 0,8 мас.% хрома, не более 0,8 мас.% никеля, не более 0,8 мас.% меди, не более 0,05 мас.% серы, не более 0,05 мас.% фосфора, не более 0,015 мас.% азота, один или несколько компонентов из группы, содержащей молибдена в количестве 0,0005-0,01 мас.%, ванадия - 0,0005-0,01 мас.%, кальция – 0,0001-0,005 мас.% и ниобия - 0,0005-0,01 мас.%, остальное - железо и неизбежные примеси. Обеспечивается горячая технологическая пластичность, легкость механической обработки, хорошая свариваемость и уровень магнитной проницаемости (μ), стабильно не превышающей 1,01 Гс/Э. 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к металлургии, в частности к легированным высокопрочным, маломагнитным сталям, используемым в качестве конструкционных материалов в судостроении, энергетике, машиностроении и других отраслях промышленности.
Недостатками данной стали являются достаточно высокая магнитная проницаемость, склонность к образованию горячих трещин при сварке, способность к хрупкому разрушению. Сталь достаточно тяжело поддается механической обработке, что препятствует использованию ее для изготовления корпусов судов и деталей судовой обвязки с требованиями немагнитных свойств.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является сталь, которая содержит углерод, кремний, марганец, никель, хром, алюминий, кальций, азот, медь, молибден, ванадий, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,34-0,45, кремний 0,15-0,50, марганец 6,0-8,0, никель 12,5-14,5, хром 0,15-0,30, медь 1,2-2,2, молибден 0,5-1,2, ванадий 1,0-1,7, алюминий 0,005-0,025, кальций 0,0010-0,025, азот 0,05-0,2, железо и примеси - остальное.
Недостатками данной стали являются нестабильные характеристики прочности и пластичности, повышенная магнитная проницаемость, плохая свариваемость, недостаточный уровень горячей технологической пластичности, а также довольно высокая стоимость из-за наличия в составе большого количества дорогостоящих легирующих элементов: молибдена, никеля, ванадия и меди.
Технический результат изобретения - получение экономно-легированной стали, обладающей достаточной горячей технологической пластичностью, способностью легко поддаваться механической обработке, хорошей свариваемостью и уровнем магнитной проницаемости (μ), стабильно не превышающей 1,01 Гс/Э.
Указанный технический результат достигается тем, что маломагнитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, медь, серу, фосфор, азот, молибден, ванадий, кальций, согласно изобретению дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,1-0,8, кремний 0,001-0,9, марганец 10,0-22,0, алюминий 1,5-4,5, хром не более 0,8, никель не более 0,8, медь не более 0,8, сера не более 0,05, фосфор не более 0,05, азот не более 0,015, один или несколько компонентов из группы: молибден 0,0005-0,01, ванадий 0,0005-0,01, кальций 0,0001-0,005, ниобий 0,0005-0,01, железо и неизбежные примеси - остальное.
Сталь дополнительно может содержать не более 0,005% бора, 0,0005-0,01% титана, не более 0,001% РЗМ. Суммарное содержание водорода и кислорода в стали составляет не более 0,001%, а суммарное содержание олова и свинца в стали не более 0,005%.
Сталь имеет, преимущественно, аустенитную структуру, содержащую по меньшей мере 95 объемных долей аустенита.
Технический результат достигается также тем, что изделие изготавливают из стали указанного состава.
Сущность изобретения заключается в следующем.
При содержании углерода менее 0,1% снижается доля устойчивого аустенита и увеличивается магнитная проницаемость стали. Содержание углерода более 0,8% ухудшает свариваемость и механическую обрабатываемость стали.
Повышение концентрации кремния в стали выше 0,9% приводит к повышению хрупкости стали. Снижение содержания кремния в стали ниже 0,001% является нецелесообразным с экономической точки зрения, так как для достижения низкой концентрации кремния потребуется использовать дорогостоящую футеровку при выплавке стали, что связано с высокой активностью расплава стали с повышенным содержанием алюминия и взаимодействием расплава с футеровкой, содержащей кремний.
Марганец содержанием менее 10,0% не позволяет достичь стабильной аустенитной структуры. Содержание марганца, превышающее 22,0%, ведет к повышению магнитной проницаемости, ухудшению свариваемости.
Содержание алюминия менее 1,5% приведет к снижению пластических свойств при горячей деформации из-за склонности к упрочнению при деформировании. При содержании алюминия более 4,5% произойдет рост магнитной проницаемости.
Содержание хрома не должно превышать 0,8% для исключения снижения пластических свойств и охрупчивания стали.
Содержание никеля более 0,8% ведет к значительному удорожанию производства стали.
Содержание меди более 0,8% ведет к значительному удорожанию производства стали и выпадению интерметаллидов, приводящих к охрупчиванию.
Ограничение содержания серы до 0,05% позволяет улучшить пластичность при горячем деформировании
Ограничение содержания фосфора до 0,05% требуется для хладостойкости при соответствующих условиях эксплуатации изделия.
Содержание азота более 0,015% в стали, легированной алюминием, приведет к понижению ударной вязкости из-за выделения нитрида алюминия по границам зерен.
Небольшое содержание молибдена (до 0,01%) оказывает влияние на снижение порога хладноломкости. Дальнейшее увеличение его содержания экономически не целесообразно.
Ванадий является довольно сильным нитридообразующим элементом. В его присутствии более 0,0005% возрастает растворимость азота в железе. Связывая азот, растворенный в стали, он способен устранить склонность стали к старению. Однако, когда содержание ванадия превышает 0,01%, ухудшается ударная вязкость и пластичность стали.
Ниобий вводят для снижения явлений коррозии в сварных изделиях, а также для повышения кислотостойкости стальных конструкций. Увеличение содержания более 0,01% экономически не целесообразно.
Кальций вводится в сталь как раскислитель, а также с целью модифицирования неметаллических включений. Увеличение содержания кальция более 0,005% не приводит к дальнейшему улучшению качества стали.
Дополнительное введение в сталь бора приводит к росту центров кристаллизации расплава, в результате чего улучшается литая структура стали. Повышение содержания бора в стали выше 0,005% является нецелесообразным, так как это не позволяет добиться улучшения литой структуры стали.
Титан является сильным карбидообразующим элементом, упрочняющим сталь. При содержании титана менее 0,0005% снижается прочность стали. Повышение содержания титана сверх 0,01% приводит к снижению вязкостных свойств металла.
Дополнительное введение в сталь редкоземельных металлов (РЗМ) приводит к модифицированию структуры стали и к улучшению ее пластических характеристик. Повышение содержания РЗМ в стали выше 0,001% является нецелесообразным, так как не приводит к дальнейшему улучшению пластических характеристик стали.
Водород, кислород, олово и свинец являются вредными примесями в стали. Большее их содержание по сравнению с указанными значениями приводит к охрупчиванию стали.
Аустенитная структура стали с содержанием по меньшей мере 95 объемных долей аустенита позволяет обеспечить стали требуемые механические свойства и немагнитность.
Пример реализации способа.
Плавки заявляемой стали различных составов, в том числе и с содержанием некоторых легирующих компонентов за пределами верхнего или нижнего уровня, были выплавлены в открытой высокочастотной индукционной печи с основной футеровкой емкостью 50 кг под флюсом. Химические составы сталей приведены в таблице 1.
Температура расплава плавок заявляемой стали перед выпуском находилась в пределах 1520-1550°С. Каждая из опытных плавок была разлита в слитки. Передача для нагрева под ковку производилась непосредственно после раздевания слитка. Перед ковкой прибыльные и донные части слитков не удалялись. Ковку осуществляли на молоте с усилием в 1 тонну. Температурный интервал ковки составлял 1300-1220°С. Нагрев производили со скоростью не более 70°С в час. При этой температуре производилась выдержка слитков в течение 4-х часов. Обжатие слитков составляло 50-100 мм за один проход. Производили обрубку головных и донных частей поковок. Охлаждали поковки на спокойном воздухе. Перед термообработкой поковки разрезали на темплеты для проведения испытаний.
Результаты испытаний механических свойств указанных сталей приведены в таблице 2.
Как видно, при выполнении всех параметров (составы 1-14), сталь заявляемого состава имеет высокие показатели прочности, пластичности и ударной вязкости. При этом испытываемые образцы характеризовались хорошей свариваемостью. Магнитная проницаемость у составов 1-14 не превышала 1,01 Гс/Э, в то время как у составов 15-17 была в диапазоне 1,15-1,25 Гс/Э.
1. Маломагнитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, медь, серу, фосфор и азот, отличающаяся тем, что она содержит один или несколько компонентов из группы, содержащей молибден, ванадий, кальций и ниобий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| углерод | 0,1-0,8 |
| кремний | 0,001-0,9 |
| марганец | 10,0-22,0 |
| алюминий | 1,5-4,5 |
| хром не более | 0,8 |
| никель не более | 0,8 |
| медь не более | 0,8 |
| сера не более | 0,05 |
| фосфор не более | 0,05 |
| азот не более | 0,015 |
один или несколько компонентов из группы:
| молибден | 0,0005-0,01 |
| ванадий | 0,0005-0,01 |
| кальций | 0,0001-0,005 |
| ниобий | 0,0005-0,01 |
| железо и неизбежные примеси | остальное |
2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит не более 0,005% бора.
3. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,0005-0,01% титана.
4. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит не более 0,001% РЗМ.
5. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что суммарное содержание водорода и кислорода составляет не более 0,001%.
6. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что суммарное содержание олова и свинца составляет не более 0,005%.
7. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет аустенитную структуру, содержащую по меньшей мере 95 объемных долей аустенита.
8. Изделие, выполненное из маломагнитной стали, отличающееся тем, что оно выполнено из маломагнитной стали по любому из пп. 1-6.
Изобретение относится к области металлургии и касается составов сплавов на основе железа, которые могут быть использованы в машиностроении. Сплав на основе железа содержит, мас.
Изобретение относится к сталям для изготовления конструкций оборудования хранения, транспортировки и переработки сжиженных углеводородов и изделий, работающих при криогенных температурах -120°С - -196°С.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа. Может использоваться для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к коррозионно-стойким сталям. Может использоваться для изготовления оборудования, эксплуатируемого в условиях агрессивных сред.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплостойким радиационно-стойким сталям, используемым для изготовления основного оборудования атомных энергетических установок.
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сталям для основного оборудования атомных энергетических установок. Теплостойкая радиационно-стойкая сталь содержит, мас.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячештампованной толстолистовой стали, предназначенной для получения штампованных изделий. Сталь содержит, мас.%: С: от 0,15 до 0,5, Si: от 0,2 до 3, Mn: от 0,5 до 3, Р: 0,05 или менее (за исключением 0), S: 0,05 или менее (за исключением 0), Al: от 0,01 до 1, В: от 0,0002 до 0,01, N: от 0,001 до 0,01%, Ti: в количестве, равном или большем чем 3,4[N]+0,01% и равном или меньшем чем 3,4[N]+0,1%, где [N] обозначает содержание (мас.%) N, остальное железо и неизбежные примеси.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячештампованной толстолистовой стали, пригодной для получения штампованного изделия. Сталь содержит, в мас.%: С: от 0,15 до 0,5, Si: от 0,2 до 3, Mn: от 0,5 до 3, Р: 0,05 или менее (за исключением 0), S: 0,05 или менее (за исключением 0), Al: от 0,01 до 1, В: от 0,0002 до 0,01, N: от 0,001 до 0,01, Ti: в количестве, равном или большем чем 3,4[N]+0,01, и равном или меньшем чем 3,4[N]+0,1, где [N] обозначает содержание (мас.%) N, остальное - железо и неизбежные примеси.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, используемому для изготовления сердечников высокочастотных двигателей.
Изобретение относится к созданию плакированного алюминием стального листа, используемого для горячего прессования, который имеет превосходные смазывающую способность в горячем состоянии, коррозионную стойкость после нанесения красочного покрытия и пригодность к точечной сварке.
Настоящее изобретение относится к точечному сварному соединению, сборке двух стальных листов, способу изготовления точечного сварного соединения, детали кузова автомобиля и кузову автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к гальванизированному горячим погружением и легированному стальному листу, используемому в автомобилестроении.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению горячештампованного компонента из стального листа. Лист имеет следующий химический состав, мас.%: от 0,100 до 0,340 углерода, от 0,50 до 2,00 кремния, от 1,00 до 3,00 марганца, 0,050 или менее фосфора, 0,0100 или менее серы, от 0,001 до 1,000 растворимого алюминия, 0,0100 или менее азота, остальное - железо и примеси.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, используемому в качестве материала сердечника высокочастотных двигателей.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению горячештампованного изделия, используемого в автомобилестроении. Изделие получают горячей штамповкой электролитически гальванизированного стального листа, включающего, мас.%: С от 0,10 до 0,35, Si от 0,01 до 3,00, Al от 0,01 до 3,00, Mn от 1,0 до 3,5, Р от 0,001 до 0,100, S от 0,001 до 0,010, N от 0,0005 до 0,0100, Ti от 0,000 до 0,200, Nb от 0,000 до 0,200, Mo от 0,00 до 1,00, Cr от 0,00 до 1,00, V от 0,000 до 1,000, Ni от 0,00 до 3,00, В от 0,0000 до 0,0050, Са от 0,0000 до 0,0050, Mg от 0,0000 до 0,0050, железо и примеси – остальное.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, используемому для изготовления сердечников асинхронных двигателей.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционной высокопрочной аустенитной высокомарганцевой стали, обладающей эффектами пластичности, наведенной двойникованием (TWIP) и наведенной превращением (TRIP), используемой в строительстве для изготовления демпфирующих элементов сейсмостойких сооружений.
Статьи
Нержавеющие стали, благодаря безупречным техническим и эксплуатационным характеристикам, получили широкое распространение и используются в самых различных отраслях промышленности, в том числе, в машиностроении.
В лопатках паровых турбин используются коррозионностойкая и жаропрочная сталь согласно требованиям ГОСТ 18968—73 и специальные металлические сплавы на никелевой основе.
Бронилисты используются в различных отраслях производства. Этот материал применяется в оборонной и гражданской промышленностях. Разные форматы бронелистов, которые можно увидеть на нашем сайте, встречаются в качестве защитного покрытия на военной технике, входных дверях, обшивки судов, ворот, сейфов, барьерных конструкций, некоторых элементов пуленепробиваемой одежды и так далее.
Полоса 25Х1М1Ф изготовлена из релаксационностойкой стали. Сталь устойчива к коррозионным разрушениям и имеет высокую прочность.
Квадрат 25х1м1ф – это вид сталепроката, представляющий пруток с квадратным сечением. Стальные заготовки выпускают с обычной (категория В) или с повышенной (категория Б) прочностью горячекатаным методом.
Проволока нержавеющая 12х18Н10Т ГОСТ 18143-72 – устойчивый к влиянию коррозии вид металлопроката. Для её изготовления используют высоколлегированную жароупорную сталь.
Сталь 13Х11Н2В2МФ ш из которой изготавливается проволока, относится к группе мартенситного класса. Хромоникелевый жаропрочный легированный сплав получают по методике электрошлакового переплава в дуговой печи открытого типа.
Лист нержавеющий 08х13 производится из высоколегированной стали методом горячей катки. В зависимости от финишной обработки поверхность может быть зеркально-глянцевой или матовой.
Ищете заготовки для производства мелких деталей, обладающие высокой прочностью и стойкостью к коррозии? Предлагаем приобрести на выгодных условиях шестигранник 12Х18Н10Т ГОСТ из нашего каталога.
Лист нержавеющий 12Х18Н10Т получают методом горячей прокатки, с последующим закаливанием в водной среде. Он обладает высокой коррозионной устойчивостью благодаря повышенному содержанию хрома (17-19%). Чем больше будет процентная доля добавки – тем выше сопротивляемость проката окисляющей среде (азотная кислота и т.п.).
Лента 12Х18Н10Т ГОСТ отличается высокой прочностью благодаря присутствию хрома (19%) и никеля (до 11%) в составе металла. Готовая продукция, сделанная из этого металла, рассчитана на продолжительный срок службы при условии интенсивных рабочих нагрузок. Она не боится воздействия влаги и сырого воздуха.
Из круга 4Х17Н2 изготавливают: направляющие элементы и лопатки турбин различной мощности и типа, крепежные детали (болты, гайки и т.п.),автомобильные втулки и фланцы,валы для станков и других агрегатов, отвечающие за передачу крутящего момента.
Для дальнейшей обработки и изготовления деталей используют сортовой и фасонный прокат с различным диаметром поперечного сечения. К числу самых востребованных заготовок относят круг 100 мм 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182),представленный в нашем каталоге по заманчивой стоимости. За подобными консультациями обратитесь к нашим менеджерам.
Продукт нашёл свое применив в качестве сырья для деталей различной сложности.
Плоский прокат (лист) считается одним из основных видов металлического проката, который используется практически во всех отраслях тяжелого машиностроения, автомобилестроения, приборостроения и многих других сферах.
Стальной квадрат - это металлопрокат создание которого происходит в форме квадратных прутков.
Катанка стальная - это металолопродукт в форме круга, квадрата, овала и др. Диаметр катанки стальной не должен превышать диаметр под прямым углом к продольной оси.
Труба оцинкованная - это вид стальной трубы покрытый малым слоем цинка, который на поверхности трубы наносится постепенно добавляя трубе новые параметры.
Профильная труба представляет один из типов современной строительной металлопродукции.
Стальной швеллер - это изготовление металла проката, состоящие из двух не пересекающихся плоских поверхностей детали и стенки, по форме напоминает букву "П".
В 1994 году принят закон "О государственном материальном резерве", установивший принципы деструктуризации резервных запасов. Они разделяются на мобилизационные и государственные.
Круг - вид сортового проката с сечением в форме круга. Широко применяется в машиностроении и строительной отрасли, реконструкции сооружений и в дорожном хозяйстве. По соответствию с ГОСТ 535-88 диаметр возможен от 5 до 270 мм. Прутки различают мерные, обычной мерности и кратно мерные.
Маломагнитная сталь 45Г17Ю3 аустенитного класса применяется для производства деталей кораблей, судов различного назначения, электротехнике, автомобильной промышленности. Плоская заготовка для дальнейшей обработки представляет собой стальной лист.
Лист оцинкованный - прочное изделие листового металлопроката, изготовленное по технологии цинкования.
Лист рифленый - это изготовленное по горячекатаному методу металлическое изделие с выпуклым рисунком на одной из поверхности.
Марки стали для производства турбин относятся к классу жаропрочных, к которым предъявлены повышенные эксплуатационные требования.
Несмотря на развитие научной базы и успешных технических разработок в области применения металлопроката, металл не только сохраняет свою ценность на лидирующем уровне, но и увеличивает отрыв от материалов-конкурентов.
Перед тем, как купить металлопрокат в Санкт-Петербурге от производителя, рассмотрим фундаментальную информацию о нем.
Железо составляет основу специальной стали. Достижение определенных свойств и структуры производится введением дополнительных химических элементов в рассчитанных соотношениях.
Маломагнитная сталь относится к весьма узкоспециализированным, так как применение обозначилось в машиностроении и приборостроении, изделия которых не должны намагничиваться.
В наличии доступен Круг d12, ст МЕДЬ 0,011
Отдельные сорта проката изначально разрабатывались исключительно для военных целей. Однако впоследствии благодаря выраженным прочностным характеристикам, антикоррозионным свойствам и стойкости к износу они нашли широкое применение в различных сферах промышленности (включая изготовление наземного транспорта, речных и морских судов). Рассмотрим самые востребованные марки высокопрочных сталей, которые продолжают успешно использоваться до нынешнего дня.
Подбираете сталь, способную выдержать неблагоприятные рабочие условия? Предлагаем по привлекательной стоимости шестигранник 14Х17Н2 калиброванный,сделанный из нержавеющего металла.
Прочная стремянка – хороший помощник в хозяйстве, она надежна, но в то же время более мобильна, в сравнении с тяжелыми металлическими конструкциями. К тому же стремянку достаточно просто изготовить самостоятельно на основе профильных труб.
Профильные трубы – удобный и практичный материал для самостоятельного возведения теплиц. Собственная теплица позволит выращивать в ней рассаду, ранние овощи или различные теплолюбивые культуры. Но прежде, чем приступать к возведению конструкции, стоит изучить виды теплиц, преимущества и недостатки, а также этапы строительства.
Арматура – металлические стержни, служащие основой железобетонных (ЖБ) конструкций. Изделия десятилетиями широко применяются в различных строительных отраслях.
Пластиковые трубы широко используются в бытовых целях. Нет человека, который о них хотя бы не слышал. Но возникает вопрос, целесообразно ли их использование? Нужно упомянуть, что в Германии, известной своей практичностью и любовью к качеству, металлические трубы используются в 90% случаев. В чем причина?
Качественный монтажа кабеля — это залог безопасности и надежности эксплуатации системы электрики определенного помещения.
Сталь 45Г17Ю3 относится к классу маломагнитных сплавов, что делает ее востребованной на производстве различных приборов и измерительной техники. Сплав представляет собой комбинацию железа усиленного такими легирующими добавками как углерод, марганец, алюминий.
хладостойкая, маломагнитная сталь для узлов и деталей бурового оборудования
Магнитные стали и сплавы
Все сплавы, обладающие магнетизмом, можно разделить на 2 вида:
Твердые стали соответствуют ГОСТ 6862-71 и из них производят постоянные магниты. Для этого используют высокоуглеродистые вещества, легированные хромом или хромом и кобальтом.
Сплавы на основе железа также можно использовать для производства магнитов постоянного поля. Примером может стать материал альнико, где 54% составляет железо.
Магнитомягкие — так по-другому называют электротехнические стали. Они должны соответствовать ГОСТ 21427-75. Такие магнитные стали применяют для работы в переменных полях, там, где происходит намагничивание без перерыва. Магнитотвердые материалы владеют существенной остаточной индукцией, высокой коэрцитивной силой. Малая магнитная проницаемость становится дополнительным свойством сплава.
Из материала изготавливают сердечники катушек электромагнитов и трансформаторов. Для этого подходят кремнистые и низкоуглеродные сплавы.
Магнитную сталь маркируют четырехзначным числом. Первое число определяет структуру и вид прокатки. Второе — содержание кремния. Третье число определяет тепловые потери, четвертое — код нормируемого параметра.
Для работы в переменных полях можно использовать магнитную сталь на основе железа или никеля. Примером такого материала является альсифер.
Высоколегированные
Высоколегированные сплавы, кроме других примесей, обычно содержат не менее 16% хрома и не менее 7% никеля. Благодаря этим и другим добавкам высоколегированные сплавы обладают высокой стойкостью к низким температурам, коррозии и высоким температурам.
Но каждая марка имеет свою специализацию, в которой она обладает предельными характеристиками. По назначению высоколегированные стали можно разделить на жаростойкие, жаропрочные и коррозионностойкие.
После термообработки они повышают свою прочность и пластичность. При закалке пластичные свойства у них улучшаются.
Специфичность
Высоколегированные сплавы имеют настолько выдающиеся характеристики, что их применяют везде, где позволяет это сделать целесообразность и цена продукта.
Но в каждом конкретном изделии требования к ним разные. Соответственно, при проведении сварочных работ к сварным швам предъявляются разные требования по прочности и пластичности, что приводит к разным подходам в сварочных работах. То есть здесь все индивидуально.
Наличие большого количества подходов в сварке высоколегированных сталей связано с тем, что они обладают очень специфичными теплофизическими свойствами.
Они имеют низкий коэффициент теплопроводности и высокий коэффициент теплового расширения. В сочетании они предъявляют к процессу сварки противоречивые требования.
Низкая теплопроводность приводит к увеличению глубины проплавления стали. А высокий коэффициент температурного расширения вызывает деформации вплоть до коробления деталей. Для уменьшения коробления необходимо максимально сконцентрировать тепловую энергию. С этим хорошо справляется лазерная сварка.
При ручной электросварке высоколегированных сплавов проводятся те же мероприятия, что и при сварке среднелегированных сплавов. Главная задача минимизировать попадание водорода в сварочную зону, иначе это вызывает появление пор и трещин.
Выбор технологи
Для высоколегированных сплавов применять газовую сварку не рекомендуется для кислотостойких сталей, так как она вызывает межкристаллитную коррозию. Даже при использовании в сварке жаропрочных сталей происходит коробление изделий.
Сварка под флюсом по сравнению с ручной электродуговой имеет большие плюсы благодаря тому, что процесс сварки происходит под защитой в постоянной среде с одинаковыми компонентами. Нет необходимости менять электроды, что вызывает образование кратеров.
Сварка под флюсом обеспечивает равномерный шов с заданными характеристиками благодаря защите сварочной ванны от воздействия внешней среды в виде водорода.
Кроме этого уменьшаются предварительные работы, так как разделка кромок нужна только при толщине более 12 мм, а ручная дуговая сварка требует разделку кромок производить при толщине металла более 5 мм.
Наиболее эффективной для легированных сталей является лазерная сварка благодаря высокой концентрации энергии на маленькой площади. Это позволяет практически устранить коробление и деформации. Многие легированные сплавы, можно сваривать между собой независимо от вида только при использовании лазерной сварки.
Ферриты
Для сокращения электрических потерь используют повышение удельного сопротивления. Магнитная сталь играет важную роль в современном производстве. Большим сопротивлением обладают магнитные материалы — ферриты.
Ферриты получают из оксидов методом порошковой металлургии. Такие материалы обладают свойствами ферромагнетика и диэлектрика, что позволяет их использовать там, где применяются высокие и сверхвысокие частоты.
Себестоимость ферритных сердечников ниже, чем остальных, благодаря автоматизации производства. Сплавы можно подразделить на 4 группы:
- спеченные;
- деформируемые;
- литые;
- прессмагниты.
Сплавы
Магнитная сталь для постоянного магнита должна обладать достаточным объемом углерода, который находится в твердом растворе. Такие сплавы называются деформируемыми. Самыми простыми и дешевыми считаются высокоуглеродистые материалы. Добавка кобальта увеличивает магнитные свойства стали.
К литым относятся сплавы на основе Fe—Ni—A1. Более 80% магнитов изготовляется из такого материала. Самые качественные сплавы этой группы обладают очень мощным магнетизмом. Они отличаются от углеродистой и хромистой магнитной стали.
Маленькие магниты производят методом спекания. Для этого потребуется никель, алюминий и железо высокой чистоты. Они славятся повышенной твердостью. Таким методом создают магниты из магнитотвердых ферритов. Наибольшую популярность получили бариевые ферриты из-за высоких магнитных свойств и приемлемой цены.
Сталь
Сталь – конструкционный материал, получивший чрезвычайно широкое распространение, благодаря своей высокой прочности, большому разнообразию эксплуатационных свойств, сравнительно невысокой стоимости и представляющий из себя сплав железа с углеродом, при содержании углерода до 2,14 %, а также с другими материалами, при содержании железа не менее 45%. При меньшем содержании железа обычно говорят о ферросплавах и специальных сплавах железа, например с никелем (инвар), с никелем, медью, хромом (пермаллой) и др. При большем содержании углерода, материал в основном имеет название «чугун».
Несмотря на то, что сталь, это в первую очередь сплав железа с углеродом, никто, разумеется, намеренно не сплавляет углерод с железом, он присутствует, как следствие металлургического процесса выплавки чугуна из железной руды. И последующая переработка чугуна в сталь заключается в понижении содержания углерода различными способами.
Железо имеет два вида, две, как говорят, аллотропические модификации – альфа-железо и гамма-железо. Отличаются они друг от друга строением кристаллической решетки. У альфа-железа она кубическая объемно-центрированная (КОЦ), существующая при температуре ниже 911 град.С, у гамма-железа кубическая гранецентрированная (КГЦ), соответственно при температуре выше 911 град.С.
Раствор углерода в альфа-железе называется ферритом, а в гамма-железе аустенитом. Соответственно стали имеющие в своей основе альфа-железо, называются ферритными сталями, или феррито-перлитными (об этом немного позже), а стали основанные на гамма-железе, называются аустенитными.
Существуют легирующие элементы – «аустенизаторы», способствующие получению аустенитной структуры при обычных температурах, к их числу относятся в первую очередь сам углерод, а также такие элементы, как никель, марганец и др. Элементы, которые способствуют сохранению ферритной структуры, даже при высоких температурах, называются «ферритизаторами», к их числу относятся хром, молибден, кремний, ниобий.
Несмотря на то, что в основе и ферритных, и аустенитных сталей лежит один и тот же элемент — железо, эти стали имеют настолько разные свойства, словно речь идет о совершенно разных металлах.
Для того, чтобы ясно представлять с каким классом сталей мы имеем дело и каких свойств нам следует ожидать, надо иметь представление об основных структурных составляющих сталей.
Как мы уже говорили, феррит, это твердый раствор углерода в альфа-железе, предельная растворимость углерода в котором при обычных температурах не превышает 0,02%. При содержании углерода 0,08% сталь кристаллизуется в виде своеобразной структуры, состоящей из эвтектоидной смеси тонких пластин феррита и цементита – химического соединения железа и углерода (Fe3C). На изломе металла такая структура имеет характерный перламутровый блеск и поэтому получила название перлит. Стали с такой структурой, называются перлитными. В зависимости от дисперсности (размера зерен), перлитные структуры получили свои собственные названия – сорбит, троостит. В диапазоне от 0,02 – 0,08 % углерода, структура металла представляет из себя смесь в разном соотношении зерен феррита и перлита. Сталь с такой структурой называется феррито-перлитной.
Феррит, это практически чистое, «техническое» железо. Мягкая, пластичная сталь с сильными ферромагнитными свойствами. Перлит имеет гораздо большую прочность, благодаря наличию пластин цементита, чрезвычайно твердого и хрупкого материала. Чередование пластин твердого цементита и мягкого феррита, обеспечивает перлиту высокую прочность, при достаточно неплохой пластичности. Твердость перлита тем выше, чем выше дисперсность структуры (меньше размер зерна). Прочность феррито-перлитных сталей определяется соотношением феррита и перлита в структуре стали.
Стоит рассмотреть еще одну структуру стали, которая имеет очень большое практическое значение. Но сначала буквально несколько слов о протекающих в стали металлургических процессах.
Параметры кристаллической решетки гамма-железа (КГЦ) таковы, что размер межатомных «пор» — расстояния между узлами решетки, где располагаются атомы железа, существенно выше, чем у альфа-железа. Поэтому растворимость в аустените различных веществ, включая легирующие элементы и сам углерод, значительно выше, чем в феррите. Если скорость охлаждения металла невысока и диффузионные процессы при охлаждении успевают протекать в полном объеме, то высокотемпературная фаза аустенит с большим содержанием растворенного углерода по мере охлаждение распадается на феррит и перлит, образуя феррито-перлитную структуру. Если скорость охлаждения высока настолько, что диффузионные процессы не успевают протекать в полном объеме, то в итоге получается структура пересыщенного раствора углерода в альфа-железе, имеющая игольчатую структуру и получившая название мартенсит, которая отличается очень высокой твердостью и практически нулевой пластичностью.
Широко известный процесс термической обработки стали, получивший название «закалка», собственно и основан на аустенитно-мартенситном превращении и нацелен на получении в конечном итоге мартенситной структуры металла.
Как видно, свойства стали чрезвычайно сильно зависят от ее структуры. Для того, чтобы оперативно определить структуру стали, с которой мы имеем дело по ее химическому составу, или даже по ее марке, которая в свою очередь в первом приближении определяет ее химический состав, удобно использовать так называемую диаграмму Шеффлера. По вертикальной оси откладывается процентное содержание в составе металла химических элементов аустенизаторов, в пересчете на эквивалентное содержание никеля, а по горизонтальной оси процентное содержание элементов ферритизаторов, в пересчете на эквивалентное содержание хрома. Область пересечения этих двух координат и покажет ту область на структурной диаграмме, к которой относится данная марка стали.
Читайте также: