Магнитомягкий сплав Советский патент 1980 года по МПК C22C38/08 

(54) МАГНИТНО-МЯГКИЙ СПЛАВ

I Изобретение относится к металлургии, в частности к железо-кремнистым сплавам, имеющим в листе текстуру (10О), и предназначено для сердечников магнитопроводов электротехнической и электронной промышленности. Известен магнитный материал следующего химического состава, вес.%: Кремнийi-7 . Фосфор. О,1-5 ЖелезоОстальное l Данный сплав не обладает кубической текстурой, так как фосфор участвует в текстурообразовании только в присутствии никеля. Величина магнитной индукции для данного сплава не превышает 1,56 Т. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магни- тно-мягкий сплав следукяцего химическрго состава, вес.%: Кремний2,7-4,0 Ма рга нец0,1 -0,3, Никель0,5-1,5 ЖелезоОстальное 2 Сплав может содержать углерод в количестве не более 0,02 вес.%. Известный сплав имеет высокий уровень магнитных свойств за счет введенного в него никеля, приводящего к образованию кубической текстуры. Но получение высокого уровня магнитных свойств достигается после отжига в атмосфере водорода с высокой точкой росы (-6,0 С) или высоком вакууме ( мм рт.ст.), что не обеспечивается в промышленных условиях. Цель изобретения - повышение магнитных свойств в плоскости листа и их изотропности, создание структурной однородности, повышение окаяиностойкости, коррозионной стойкости и пластичности. Указанная цель достигается тем, что магнитно-мягкий сплав, содержащий кремний, никель и железо, дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении Компонентов, вес.%:

Кремний2,5-6,0

Нйкшь0,2-1,0

ФосфорО,О2-О,3

ЖелезоОстальное

Введение 0,02-0,3% фосфора при нали- 5 чин других элементов сплава позволяет контролировать размер зерна в Готовой полосе Соответственно в интервале 200,3 мм при его преимущественной ориентировке (100) 001 или (I00), 10 повысить магнитные свойства за счёт созДания более однородной мелкозернистой структуры сплава, повысить пла стичность при прокатке, коррозионную устойчивость, меньшить образование ока пины при горя- 15 чей прокатке и снизить требования к ач мосфере окончательного отжига,

НаЙичие до 1,0% никеля благоприятно влияет на процесс образования кубической текстуры в холоднокатаной к{эемнистой20

стали , расширяя область у - фазы в системе Fe- S( и снижая поверхностную энергию плоскости {1ОО). Благоприятное воздействие никеля на образование кубической текстуры проявляется при конценр- 25 рации, близкой к области превращения, то есть воздействие его аналогично влиянию снижения концентрации кремния. Содержание примесей, влияющих на текстурообразование ряда (углерод, сера, , Кислород, алюминий, титан, марганец) ограничено.

Ограничение содержания примесей достигвется, во-первых, использованием достаточно чистой шихты, а во-вторых, выплавкой в вакуумно-гиндукцирнной печи и нагревом в процессе промежуточных отжигов в контролируемой восстановительной атмосфере или вакууме. Такие меры ограничивает содержание вышеназванных примесей в следующих пределах, вес.%: Углерод0,001-0,025

Сера0,ООО5-0,О1

Азот0,0003-0,01

Кислород0,6003-О,01 5

Алюминий0,0005-0,015

Марганец0,ООО5-0,5

ТитанО,0005-0,б1

В условиях экспериментального завода ЦНИИЧМ вьшлавляли сплав в 50 Кйло- 50 граммовой вакуумно-индукцирнной пени,

Шихта содержит железо состава, вес.%: кремний 0,03;,алюминий 0,05} фосфор 0,003гуглерод 0,008} сера 0,005},кислород 0,03} марганед 0,006; 55 никель 0,ОЗ и кремний кристаллический состава, вес.%: кремний 99,0; железо j 0,5{ алюминий 0,5.

При вьтлавке используют тигли из MgO и СаО.

Полученные слитки проковывают на сутунки, которые далее Подвергэют горячей прокатке с последующим нормалиэацион-. ным отжигом при в атмосфере водорода с точкой росы не вьгше -2СРС.

Далее сплав подвергают холодной прокатке с различным количеством промежуточных отжигов и с окончательным отжигом, которые ведутся в среде водорода с точкой .росы от -2О до -30°С или вакуума с остаточным давлением не выше 1О мм рт.ст. при 1100-1400°С.

Для получения текстуры (100)ЬКв) используется однок затная холодная прокатка с обжатием более 90%, . Цля получения текстуры (ЮО) 001 требуется, как минимум, 3-х кратная прокатка с обжатиями 40-80% и промежуточным отжигом при 950-1100 в водороде с точкой росы не выше -20°С.

В табл, 1 даны примеры химического состава сплавов, вес.%:

Магнитные вьтлавленных сплавов приведень в табл, 2,

Магнитные свойства известного спла- Bai для ленты толщиной 0,О8 мм по сра:внению со сплавом N 2, имеющим аналогичную текстуру (10О) О01 для трлщккы О,08 мм значительно выше.

Сплавы 1 и 3, обладая плоскостной кубической текстурой(100)Wt. обеспечивают изотропность магнитных свойств и плоскости листа по всем нaпpaвлeниямi что позволяет Ш11Годно использовать их.

Дополнительно легирование сплава фосфором позволяет повысить индукцию и существенно снизить потери. Положительное влияние фосфора на коррозионную стойкость и окалиностойкость проверяется по степени окисленности металла после горячей прокатки на лист 2,5 мм и после термообработки холоднокатаного металла толщиной 80 мкм в среде водорода с точкой росы -ЗО С. Данные экспериментов приведены в табл. 3,/

Предлагаемый сплав позволяет получить в ленте О,О8-0,5 мм совершенную кубическую тексту.у и плоскостную кубическую текстуру с хорошими магнитными свойствами вдоль и поперек направления прокатки. Для сплава 2 с кубической текстурой (lOO) OOl магнитная индукция и поле 25 А/см для толщийы листа 0,08-0,5мм находится в интервале 1,92-1,85 Т при коэрцитивной:силе 0,07-0,09 Э. Удельные потери при .перемагнйчивании. с час-

5 7356546

тогой 5О и 40О Гц и значении инаукциимышленной электротехнической кремнис1,5 Т составляют для лентыс толщинойтой стали вдоль направления прокатки.

0,8 мм Pi.e/Aod ВТ/кг; для 0,15 мм - Кроме того, предлагаемый сплав обладаР / оо Вт/кг; для О,3 мм - Р д/ Вт/кг: ет хорошими технологическими свойствадля 0,5 мм.Р д/ддИ Вт/кг. Это весьма s ми: имеет малую окалину при нагреве под

высокие свойства, причем они сохраняются вдоль и поперек направления прокатки. Тогда как по ГОСТу 9925-61 для марок Э360 для толщин 0,08 и 0,15 мм ,82 Т при коэрцитивной силе 0,28-0,26, Юрошую воспроизводимость высоких магнитА/см и удальных потерях Г 5/доо -- Вт/кг«ьвс свойств, повышенной коррозионной и 19 Вт/кг соответственно.стойкостью по сравнению с обычной кремЛучшие отечественные марки кремнис-нистой сталью, возможностью проводить той стали с ребровой текстурой находят-окончательный высокотемпературный отся на уровне лучших зарубежных аналогов, tiжиг в промышленных условиях - водороде иля толшины ленты 0,35 мм и 0,5ммсточкой росы от -20 до -ЗО-С или ваиндукдия составляет 1,9 Т при удель-кууме 1О мм рт.ст. ных потерях Р,,5о/ 1,1 Вт/кг иОжидаемый экономический эффект от 1,75 Вт/кг. внедрения ленты с кубической текстурой

Таким образом магнитные свойства20только для создания параметрических

предлагаемого сплава вдоль и поперек .трансформаторов составляет 38Отыс.рубнаправления прокатки лучше свойств пр(-лей в год. 12,5 0,02 0,2 23,02 0,2О,4 36,0 О,31 Извест- ный3,О1 О,01 O,S

,.-; - ;-. -горячую Прокатку, обладаетхорошей пластичностью при холодной прокатке, однородностью структуры горячекатаного подката и готового листа, обеспечивакяцей хоТаблица 1 О,ОО5 О,004 0,О1 0,007 0,01 О,0016 0,О06 О,015 0,ОО4 О,008 0,05 О.ООб 0,ОО15 0,005 О,0130 0,002 0,01 0,03 0,01 0,ООО8 0,ОО2 . . 0,012 О,ОО4 р,О1 ОДО,О5 б,ОО2 Т а б л и ц а 2

ИзвестиСплав не текстуный0,09 0,006 руется, много

Вариант 1 0,О17 0,ОО08 Текстура

Вариант 0,015 0,0007

735654

8 Продолжение табл. 2

Таблица

кислорода

(1оо)ике

73565410

Ф op мула изобретенияКремний2,5-6

.Никель0,2-1

Мапгатйо-мягкййсплав, содержаший крем- , Фосфор0,02-0,3

mi никель в железо, о т л и ч а ю -ЖепеаоОстальное

Ш и ft с я тем, что, с целью повышения j

магнитных свойств в плоскости листа иИсточники информации,

Т/к изотропности, создания структурнойпринятые во внимание при экспертизе

однородности, повышения окалиностойкос-1. Патент Японии № 12O45i

ТИ| коррозионной стойкости и пластичное- кл. 1О А 61, 1965. ти, он дстопнительно содержит фосфор при о 2, Авторское свидетельство СССР сяедующемсоотвошениикомпонентов, вес.%: Ni 166722 кл, С 22 С 38/08, 1964.