Сплавы на основе систем Fe—Со—W—Мо и Fe—Сr—W—Мо

Подробности

Категория: Сплавы для гистерезисных двигателей

Просмотров: 437

Сплавы на основе систем Fe—Со—W—Мо и Fe—Сr—W—Мо.

Сплавы этой группы предназначаются для тех гистерезисных двигателей и муфт, в которых активную часть ротора необходимо иметь в виде сплошного цилиндра, стакана или чашки с дном. Сплавы изготовляют в виде поковок по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725—62, 1482—69, 1490—69 или труб. Сплавы этой группы являются дисперсионно твердеющими и приобретают магнитные и гистерезисные свойства после закалки и отпуска.

Сплавы Fe—Со—Мо с 12% Со и различным содержанием молибдена были созданы как модификации известного сплава «Комол» с 12% Со и 17% Мо, сплавы Fe—Со—W не имеют аналогов и были созданы с целью замены дорогостоящего молибдена. Гистерезисные свойства сплавов Fe—Со—W—Мо не уступают свойствам сплавов без вольфрама.

Химический состав и гистерезисные свойства сплавов, выпускаемых по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725—62, приведены в табл. 137 и 138 и на рис. 265—269. Сплавы поставляют в виде поковок диаметром 15—60 мм и листов толщиной 2—6 мм.

Для сплавов 12КМВ оптимальная температура закалки 1250—1300°С, отпуска 700—750°С. Снижение температуры закалки резко понижает гистерезисные свойства. Закалку производят в масло, так как из-за низкой теплопроводности сплавов резкая закалка может привести к образованию трещин. Нагрев под закалку рекомендуется проводить в соляной ванне. При длительном нагреве происходит рост зерна, который может привести к снижению механической прочности. Для сплавов с содержанием W+Mo > 16% нагрев под закалку рекомендуется проводить следующим образом: подогрев в печи от 400 до 800°С, а затем перенос в ванну с температурой 1250—1300°С. Изменение температуры отпуска в пределах ±10°С не дает резких изменений свойств, что облегчает термическую обработку в условиях серийного производства. Сплавы после горячей деформации изотропны.

В табл. 139 и на рис. 268 и 269 приведены гистерезисные параметры, получаемые на сплавах с 12% Со, легированных вольфрамом и молибденом. Эти сплавы рекомендованы для двигателей с рабочими полями от 30 до 340 Э.

Хотя параметры всех кобальтсодержащих сплавов в условиях повышенной радиации не снижаются, но сами сплавы становятся радиоактивными. Для применения в условиях радиации были созданы нечувствительные к радиации сплавы Fe—Сr—W и Fe—Сr—W—Мо (табл. 140—143 и рис. 270—278). Их выпускают по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1482—69 для рабочих полей от 35 до 100 Э и ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1490—69 для рабочих полей от 100 до 400 Э в виде поковок диаметром от 20 до 60 мм.

Для сплавов Fe—Сr—W со сравнительно малой степенью магнитной жесткости ( < 100 Э) закалка с 1250°С обеспечивает достижение оптимальных свойств, рекомендуемый интервал температур отпуска для этих сплавов 700—725°С. Сплавы, содержащие молибден и имеющие рабочие поля от 100 до 400 Э, более чувствительны к температуре закалки и требуют нагрева до 1300°С (рис. 273). Оптимальный интервал отпуска 650—700°С.

В большинстве случаев для активной части ротора гистерезисного двигателя наиболее выгодно использовать материал в виде трубы. Техническими условиями ЧМТУ/ВНИТИ предусматривается поставка сплавов 5ХВ14 и 12КМ14 в виде горячекатаных и теплокатаных труб (табл. 144), гистерезисные свойства которых аналогичны свойствам поковок.

В последнее время опробовано промышленное изготовление труб из сплавов 5ХМВ18, 5ХМВ10 и 5ХВ14 (табл. 145).

Для изготовления активной части ротора в виде тонкостенных чаш и стаканов с дном наиболее рентабелен способ горячей штамповки из кованых заготовок. Этот способ можно применять и при изготовлении роторов в виде цилиндров.

Сплавы Fe—Со—W—Мо и Fe—Сr—W—Мо допускают механическую обработку резцами с победитовой наваркой в состоянии поставки и после закалки. После отпуска сплавы твердеют (табл. 146).

По твердости можно в известной мере судить о качестве закалки сплавов 5ХМВ и 12КМВ. При низкой температуре закалки твердость сплавов после отпуска <50 HRC. У сплавов, содержащих кобальт (типа 12КМВ), контроль по твердости можно осуществлять и непосредственно после закалки. Если твердость >25 HRC, это значит, что температура закалки была пониженной (рис. 279).

Следует отметить, что все дисперсионно твердеющие сплавы можно подвергать повторной закалке независимо от того, сделан отпуск или нет.

Предел прочности сплавов типа 5ХМВ и 12КМВ составляет 60—80 кгс/мм² после закалки и 90—120 кгс/мм² после отпуска. У сплавов 5ХВ и 12КВ предел прочности ниже: после закалки он равен 50—60 кгс/мм², а после отпуска изменяется от 60 до 100 кгс/мм² в зависимости от содержания вольфрама.

На рис. 280 приведена зависимость плотности от содержания вольфрама.

Сплавы Fe—Со—W и Fe—Со—W—Мо имеют высокую температуру магнитного превращения:

По-видимому, именно этим объясняется высокая температурная стабильность таких сплавов. В интервале температур от (–140) до (+250)°С свойства сплавов практически не меняются (изменения не превышают 5%). При 500°С параметры снижаются примерно на 10%, причем при возврате к комнатной температуре они восстанавливаются (рис. 281 и 282).

Коэффициент линейного расширения сплавов приведен в табл. 147. Электросопротивление сплавов 12КМВ равно 0,4—0,45 (Ом·мм²)/м, а сплавов 5ХМВ 0,5—0,55 (Ом·мм²)/м. Сплавы типа 12КМВ рекомендуется использовать в двигателях и муфтах с частотой питающего напряжения, не превышающей 400 Гц. Сплавы типа 5ХМВ, обладающие более высоким электросопротивлением, до 1000 Гц.

Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения