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

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.

Химический состав сплавов типа 12КМ и 12КМВ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725—62)

Магнитные свойства сплавов типа 12КМ и 12КМВ после намагничивания в поле максимальной проницаемости (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 725—62)

Зависимость поля максимальной проницаемости от содержания молибдена и вольфрама в сплавах типа 12КМВ

Зависимость гистерезисных свойств сплава 12КМВ14 от температуры закалки при намагничивании в поле максимальной проницаемости. Отпуск при 750°С

Зависимость гистерезисных свойств сплава 12КМВ14 от температуры отпуска при намагничивании в поле максимальной проницаемости (закалка перед отпуском с 1250°С)

Кривые намагничивания сплавов типа 12КМВ после закалки с 1250°С и отпуска при 700°С

Зависимость удельных потерь гистерезиса от величины поля и максимальной индукции после закалки с 1250°С и отпуска при 700°С

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.

Гистерезисные свойства сплавов типа 12КВ и 12KMB при намагничивании в поле максимальной проницаемости

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.

Химический состав сплавов типа 5ХВ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1482—69)

Гистерезисные свойства сплавов типа 5ХВ при намагничивании в поле максимальной проницаемости (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1482—69)

Химический состав сплавов типа 5ХМВ и 5КХМВ (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1490—69)

Гистерезисные свойства сплавов типа 5ХМВ и 5КХМВ при намагничивании в поле максимальной проницаемости (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1490—69)

Зависимость поля максимальной проницаемости от содержания молибдена и вольфрама в сплавах 5ХВ и 5ХМВ

Зависимость гистерезисных свойств сплавов 5ХВ10 и 5ХВ14 от температуры закалки при намагничивании в поле максимальной проницаемости. Отпуск при 750°С

Зависимость гистерезисных свойств сплавов 5ХВ10 и 5ХВ14 от температуры отпуска при намагничивании в поле максимальной проницаемости. Закалка с 1250°С

Зависимость гистерезисных свойств сплава 5ХМВ14 от температуры закалки при намагничивании в поле максимальной проницаемости. Отпуск 750°С

Зависимость гистерезисных свойств сплава 5ХМВ14 от температуры отпуска при намагничивании в поле максимальной проницаемости. Закалка 1250°С

Кривые намагничивания сплавов типа 5ХВ после закалки с 1250°С и отпуска при 700°С

Зависимость удельных потерь гистерезиса различных сплавов от величины намагничивающего поля и максимальной индукции после закалки с 1250°С и отпуска при 700°С

Кривые намагничивания сплавов типа 5ХМВ после закалки с 1270°С и отпуска при 700°С

Зависимость удельных потерь гистерезиса различных сплавов от величины намагничивающего поля и максимальной индукции после закалки с 1270°С и отпуска при 700°С

Для сплавов Fe—Сr—W со сравнительно малой степенью магнитной жесткости (Splavy system fe co w mo 22 < 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.

Сортамент труб, изготавливаемых по ЧМТУ/ВНИТИ

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

Сортамент труб по ТУ/В8739 151—70

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).

Твердость сплавов Fe—Со—W—Мо и Fe—Cr—W—Мо

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).

Зависимость твердости сплавов 5ХМВ14 и 12КМВ14 от температуры закалки

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.

Зависимость плотности сплавов от содержания вольфрама

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

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).

Температурная зависимость магнитных свойств сплава 12КВ14 при намагничивании в поле максимальной проницаемости

Температурная зависимость гистерезисных свойств сплавов 5ХВ11 и 5ХВ14 при намагничивании в поле максимальной проницаемости

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.

Коэффициент линейного расширения сплавов типа 12КМВ; 5ХМВ и 5ХВ

 

Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Пересчетные значения для ряда единиц измерения