БСЭ1/Магнитные сплавы

Магнитные сплавы
Большая советская энциклопедия (1-е издание)

Словник: Лилль — Маммалогия. Источник: т. XXXVII (1938): Лилль — Маммалогия, стлб. 645—647 ( РГБ )

МАГНИТНЫЕ СПЛАВЫ, или, вернее, ферромагнитные сплавы, большая и разнообразная группа сплавов, применяемых в электротехнике и имеющих определенные магнитные свойства, т. е. то или иное значение магнитной проницаемости в определенных магнитных полях, магнитного насыщения, остаточной намагниченности, коэрцитивной силы и т. п. М. с. могут быть классифицированы следующим образом: 1) материалы для сердечников электромагнитов, реле, полюсных башмаков и т. п. при постоянном магнитном поле; 2) материалы для электрич. моторов и генераторов, трансформаторов, дросселей, работающих в переменном магнитном поле; 3) материалы для постоянных магнитов, применяемых в магнето, осветительных машинах, измерительных приборах, радиорепродукторах, магнитных сепараторах и т. п.; 4) материалы с резкой зависимостью магнитной индукции от температуры, служащие для компенсации температурных влияний на измерительные приборы.

Как известно, ферромагнитными являются лишь 4 металла: железо, никель, кобальт и гадолиний. В основе большинства магнитных сплавов лежит железо, в нек-рые входят никель и кобальт. Гадолиний — редкий металл, получаемый в ничтожных количествах. Для сердечников электромагнитов, реле и т. п. (1) применяется железо или специальный сплав железа с 78,5% никеля, называемый пермаллоем. Состав и основные свойства этих материалов таковы:

Название	Химич. состав (в %)				Свойства
	Co	Si	Mn	Ni	$\mu _{o}$	$\mu _{max}$	$H_{c}$	магнитное насыщение (в гауссах)
Железо-Армко  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,02	0,02	0,01	—	300	7.000	0,9	21.400
Электролитич. желе-
зо, отожженное в ва-
кууме  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,01	0,01	—	—	1.000	15.000	0,2	21.600
Железо чистое (луч-
шие лабораторные
образцы)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	—	—	—	—	30.000	400.000	0,02	21.700
Пермаллой (коммер-
ческий)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,03	0,05	0,05	78,5	10.000	100.000	0,05	10.000
Пермаллой (лабора-
торные образцы)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	—	—	—	78,5	60.000	300.000	0,02	10.000
Примечание. В таблице применены следующие обозначения: $\mu _{o}$ — начальная магнитная проницаемость (в гаусс/эрстедах), $\mu _{max}$ — максимальная магнитная проницаемость (в гаусс/эрстедах), $H_{c}$ — коэрцитивная сила (в эрстедах).

При необходимости получить наибольшее насыщение применяется дорогой сплав следующего состава: 50% Fe +50% Co; этот сплав имеет магнитное насыщение ок. 24.000 гауссов, т. е. более высокое, чем у железа и кобальта, взятых в отдельности. — Для моторов, генераторов и трансформаторов, работающих в переменном поле (2), применяется кремнистая листовая сталь, имеющая толщину листов 0,1—0,35—0,5 мм. Малая толщина листов необходима в виду того, что неизбежные при перемагничивании потери на токи Фуко достигли бы в толстых листах чрезмерно большой величины. Это привело бы к сильному нагреву машин и аппаратов и понизило бы их кпд. В качестве основного материала для этих целей служит кремнистая сталь, обладающая следующими свойствами:

Название стали	Химический состав (в %)		Свойства
	Co	Si	$\mu _{o}$	$\mu _{max}$	$4\pi I\infty$	$H_{c}$	$V_{10}$
Динамная  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,08	0,5	200	6.000	20.300	1,0	3,5
Специальная динамная I  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,05	1,2	300	6.000	20.300	0,8	3,0
Специальная динамная II  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,05	2,5	400	6.000	20.000	0,7	2,3
Трансформаторная  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,03	4,0	500	7.000	18.900	0,5	1,3
Примечание. $4\pi I\infty$ — магнитное насыщение (в гауссах), $V_{10}$ — потери на гистерезис и токи Фуко в $W$/кг при индукции 10.000 гауссов и частоте 50 герц.

Кремний оказывает на сталь двойное благоприятное действие: а) каждый процент кремния повышает электрическое сопротивление на 0,15 ом/мм²/м и тем самым снижает потери на токи Фуко и б) очищает сталь от кислорода, вредного для магнитных свойств, нейтрализуя действие углерода и азота. Для радиотрансформаторов, дросселей, для пупиновских катушек, для краруповских оболочек кабелей применяются сплавы типа Пермаллоя с добавкой марганца, молибдена и хрома, повышающих электрич. сопротивление. Все описанные материалы обладают наивысшими свойствами в том случае, когда они совершенно однородны, освобождены от вредных примесей (углерода, кислорода, азота, серы, фосфора и др.), отожжены и имеют структуру однородных крупных зерен твердого раствора кремния или никеля в железе. — К материалам для постоянных магнитов (3) предъявляются требования высокой коэрцитивной силы и остаточной индукции. Для этого необходимо создать в материале неоднородную, внутренне деформированную структуру, что достигается специальной термической обработкой — закалкой на мартенсит или обработкой на дисперсионное твердение. Состав и свойства основных сталей для постоянных магнитов характеризуются следующими данными:

Название	Химический состав стали (в %)						Свойства
	C	Cr	W	Co	Ni	Al	$H_{c}$	$B_{r}$	${\frac {BH}{8\pi }}max$ эрг/см³
Углеродистая  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1,0	—	—	—	—	—	60	8.000	8.000
Хромистая  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1,0	3	—	—	—	—	60	9.000	10.000
Вольфрамовая  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,7	—	6	—	—	—	65	10.000	12.000
5%-кобальтовая  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,9	5	—	5	—	—	90	9.000	16.000
15%-кобальтовая  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1,0	9	1	15	—	—	160	8.000	24.000
35%-кобальтовая  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,1	5	5	35	—	—	240	9.000	30.000
Никель-алюминиевая  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,05	—	—	—	27	12	550	6.000	45.000
Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: $B_{r}$ — остаточная индукция (в гауссах), ${\frac {BH}{8\pi }}max$ — максимальное количество энергии, запасен- ное в 1 см³ магнита.

Чем большее количество энергии приходится па 1 объема магнита, тем короче и легче он может быть сделан. Поэтому современное развитие этих сталей направлено в сторону изыскания сплавов с наивысшей коэрцитивной силой.— Материалами с резкой температурной зависимостью индукции (4) являются следующие сплавы: 70% Ni, 28% Cu, 2% Fe и 70% Fe, 30% Ni. При 20° эти сплавы магнитны, а при 80° уже немагнитны. Шунтируя магнитный поток постоянных магнитов спидометров, приборов, тахометров, эти сплавы компенсируют температурные погрешности указанных приборов в интервале температур от -30° до +50°.

В СССР освоены важнейшие из магнитных материалов: динамные и трансформаторные стали, стали для постоянных магнитов, хромистая, вольфрамовая и кобальтовые. В области сплавов с высокой проницаемостью, типа пермаллоя, сделаны (1937) первые серьезные шаги по пути их освоения. Для советской техники характерными являются новые сплавы, не содержащие дефицитного никеля, например, «изоперм» для телефонных кабелей, и другие сплавы.

Лит.: Леськин В. О., Ферромагнитные сплавы, М. — Л., 1937; статьи А. С. Займовского в соавторстве с Л. Ш. Казарновским и П. И. Денисовым в журн. «Качественная сталь», [М.], 1938, №№ 7, 8—9 и 10.