Слиток из магнитно-мягкого сплава 27КХ: прецизионные заготовки для магнитопроводов
Слиток из магнитно-мягкого сплава 27КХ — это литая заготовка на основе системы железо–кобальт–ванадий, легированная хромом, предназначенная для последующей горячей и холодной прокатки в тонколистовые магнитопроводы. Сплав 27КХ относится к классу магнитно-мягких материалов с высокой индукцией насыщения и повышенным удельным электрическим сопротивлением, что снижает динамические потери на вихревые токи в переменных магнитных полях. Слиток служит исходной шихтовой заготовкой для получения ленты толщиной 0,05–0,35 мм, применяемой в высокочастотных электромагнитных устройствах.
Химический состав и структурные особенности
Сплав 27КХ содержит 26,5–28,5 % кобальта, 0,8–1,2 % ванадия, 0,8–1,5 % хрома, остальное — железо. Введение хрома повышает удельное электросопротивление до 0,35–0,45 мкОмм, что существенно для работы на частотах 400 Гц–10 кГц. Ванадий стабилизирует кубическую структуру и препятствует развитию упорядочения типа FeCo, снижающего пластичность. Слиток получают вакуумно-индукционной плавкой с последующей разливкой в изложницы или методом электрошлакового переплава для минимизации неметаллических включений и газонасыщения.
Структура слитка — крупнозернистая литая, с дендритной ликвацией кобальта и хрома. Для устранения ликвационной неоднородности и подготовки к прокатке слиток подвергают гомогенизирующему отжигу при 1150–1200 C в течение 6–12 ч с последующим медленным охлаждением. После гомогенизации заготовка обрабатывается давлением при температурах 1050–1150 C.
Технические параметры слитка и готовой ленты
| Параметр | Слиток 27КХ | Горячекатаная заготовка | Холоднокатаная лента | Готовый магнитопровод |
|---|---|---|---|---|
| Толщина, мм | 80–250 | 2,5–6,0 | 0,05–0,35 | 0,05–0,35 |
| Индукция насыщения Bs, Тл | — | 2,30–2,40 | 2,30–2,40 | 2,25–2,35 |
| Коэрцитивная сила Hc, А/м | — | 80 | 40 | 24 |
| Удельное сопротивление, мкОмм | 0,35–0,45 | 0,35–0,45 | 0,35–0,45 | 0,35–0,45 |
| Магнитные потери P1,0/400, Вт/кг | — | — | 18 | 15 |
Технологический цикл переработки слитка
- Вакуумно-индукционная плавка шихты с содержанием кобальта не менее 26,5 % и остаточным давлением 10–10 мм рт. ст.
- Гомогенизирующий отжиг слитка при 1150–1200 C, выдержка 6–12 ч, охлаждение со скоростью не более 50 C/ч.
- Горячая прокатка при 1050–1150 C до промежуточной толщины 2,5–6,0 мм с промежуточными подогревами.
- Холодная прокатка с промежуточными рекристаллизационными отжигами в водороде при 800–850 C.
- Термомагнитная обработка ленты: отжиг в магнитном поле для формирования кристаллографической текстуры (100)[001].
- Контроль магнитных параметров на кольцевых образцах и полосах Эпштейна по ГОСТ 12119.1.
Области применения
Слиток 27КХ как исходная заготовка ориентирован на производство магнитопроводов для следующих устройств:
- Статоры и роторы высокооборотных электродвигателей авиационного и специального назначения с частотой питания 400–1000 Гц.
- Магнитные системы электрогенераторов и трансформаторов бортовых сетей летательных аппаратов.
- Дроссели и индуктивные элементы импульсных источников питания с рабочей индукцией до 1,8 Тл.
- Магнитопроводы электромагнитных реле, контакторов и исполнительных механизмов с повышенным быстродействием.
- Экраны и концентраторы магнитного поля в измерительных приборах и датчиках магнитного поля.
- Сердечники ускорителей заряженных частиц и фокусирующие линзы в физическом приборостроении.
Вопросы и ответы
Какое содержание кобальта соответствует сплаву 27КХ?
Сплав 27КХ содержит 26,5–28,5 % кобальта. Отклонение от этого диапазона приводит к снижению индукции насыщения или к росту коэрцитивной силы, что недопустимо для магнитопроводов высокочастотных устройств.
Для чего в сплав 27КХ вводят хром?
Хром повышает удельное электрическое сопротивление до 0,35–0,45 мкОмм, что снижает потери на вихревые токи при работе на частотах 400 Гц–10 кГц. Дополнительно хром улучшает коррозионную стойкость ленты при эксплуатации в условиях повышенной влажности.
Какая термообработка необходима для слитка перед прокаткой?
Слиток подвергают гомогенизирующему отжигу при 1150–1200 C с выдержкой 6–12 ч и медленным охлаждением. Это устраняет дендритную ликвацию кобальта и хрома, обеспечивая однородность структуры перед горячей деформацией.
Какой минимальной толщины ленту получают из слитка 27КХ?
Из слитка 27КХ методом холодной прокатки с промежуточными отжигами получают ленту толщиной от 0,05 мм. Для лент тоньше 0,05 мм требуется дополнительная переработка или применение других технологических схем.
