МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СТАЛИ

Электротехнические стали представляют собой сплав железа с 0,5—5,0% кремния. Они известны уже более 60 лет и занима­ют по объему производства и разнообразию применения пер­вое место среди магнитных материалов. Это объясняется их вы­сокими электромагнитными свойствами, удовлетворительными и хорошими механическими качествами, а также отсутствием де­фицитных компонент и малой стоимостью.

Среди работ, посвященных физическим процессам в кремни­стых сталях, разработке технологии их производства и примене­ния, большое значение имеют труды советских ученых.

Рассмотрим влияние кремния на свойства железа.

(41)

Кремний, образуя с железом твердый раствор, приводит к увеличению удельного сопротивления. Зависимость удельного со­противления от процентного содержания кремния можно пред­ставить следующим эмпирическим уравнением:

Р = 0,10 —(— 0,12- (?6 Si) [ом-мм2/м].

Рис. 20. Кривые намагничивания малоуглеродистых и низколегированных сталей после отжига при 750 — 900° С [Л. 3]:

1 — ст. 10, горячекатаная; 2 — от 20, горячекатаная; 3 — ст. 30. горячекатаная; 4 — сталь С г— Си— Si низколегированная, горячекатаная; 5 — сталь маломаргаицевая, горячекатаная; 6 — нс -2,08 э; 7 — Нс = 3,55 э; 8 — Нс=ЬА0 э

Из формулы следует, что, например, при содержании 4,8% Si удельное сопротивление стали возрастает по сравнению с сопротивлением железа в 6,7 раз[25], соответственно уменьшаются потери на вихревые токи.

^ 10/50,вт/кг

"0 0,04 0,08 ОД 0,16 0,Z0 Содержание примеси, %

Рнс. 22. Зависимость потерь на гистерезис при В=10 кгс и f= = 50 гц от содержания приме­сей в железокремнистом спла­ве с S і=4 % (по данным Иенсена)

На магнитные свойства чистейшего железа кремний влияет отрицательно. Однако магнитные свойства технического железа при легировании его кремнием улучшаются. Возрастают началь­ная и максимальная проницаемости, уменьшаются коэрцитивная сила и потери на гистерезис, существенно улучшается стабиль­ность свойств.

Pmaz

Т3 160

1Z0

80

40

О

3 4 5 6 7 8 9 10 11 Содержание кремния, °/0

Рис. 21. Зависимость максимальной про­ницаемости от содержания кремния [Л. 17]:

А — отжиг при 1000° С без магнитного поля; б — отжнг при 1-300° С в водороде без магнит­ного поля; в — отжиг при 1300° С в водороде с магнитным полем (по данным Гертца)

Положительное действие кремния на магнитные свойства технически чистогб железа объясняется рядом причин. Кремний переводит углерод из вредной для магнитных свойств формы цементита в графит. Он, действуя как раскислитель, связывает часть растворенных в металле газов, прежде всего кислород, а также способствует росту зерен и уменьшает константы магнит­ной анизотропии и магнитострикции.

На рис. 21 приведена зависимость максимальной проницае­мости от содержания кремния. Наибольшее значение максималь­ной проницаемости наблюдается при содержании 6,5—6,8%) Si,
чему соответствует близкое к нулю значение магнитострикции. М. Гертц[26] в результате обработки в магнитном поле рамочного монокристалла из сплава с 6,8% Si получил максимальную про­ницаемость, равную 3 800 000. Однако в технике применяют спла­вы с содержанием кремния не свыше 5,0%. Это объясняется тем, что кремний ухудшает механические свойства, повышая твер­дость и хрупкость. Уже при 4,0—5,0% Si материал выдерживает не более 1—2 перегибов на 90°.

Кремний снижает индукцию насыщения Bs, что явл. яется не­желательным. Снижение индукции можно оценить следующей эмпирической формулой:

Bs = 21 580-480- (% Si) [гс]. (42)

Кремний влияет также на плотность, теплоемкость и т. п.

Электротехническая сталь, кроме кремния, содержит углерод, серу, марганец, фосфор и др. На рис. 22 представлена зависи­мость потерь на гистерезис в сплаве с 4% Si от различных при­месей. График приведен для чистейшего железа при наличии в нем только одной из примесей. »

Как видно из рис. 22, наиболее вредной примесью является углерод. Его влияние на магнитные свойства определяется не только процентным содержанием, но и формой, в которой он на­ходится (например, в виде цементита или в виде графита), а также дисперсностью включений.

Форма и дисперсность включений углерода зависят от мно­гих причин, в том числе и от режима термообработки. В этом отношении нежелательным, например, является быстрое ох­лаждение стали с последующим ее старением для стабилиза­ции свойств (нагревом до 120—150°С в течение 100 — 120 ч). Такой режим может вызвать увеличение коэрцитивной силы в два-три раза [JI. 17].

Углерод несколько снижает потери на вихревые токи, однако не настолько, чтобы уменьшить полные потери.

Влияние серы, кислорода и марганца на магнитные свойства электротехнической стали отрицательно. Фосфор уменьшает по­тери как на гистерезис, так и на вихревые токи и, следовательно, может использоваться для легирования стали, но он повышает хрупкость.

В технически чистом железе всегда имеется небольшое коли­чество различных примесей, поэтому влияние каждой из них на­до рассматривать в совокупности с действием других. Для этого случая зависимости, приведенные на рис. 22, являются неспра­ведливыми.

Для улучшения свойств стали необходимо тщательно очи­щать ее от примесей, обезуглероживать и подвергать особой термообработке. Однако существенно улучшить указанными ме­тодами свойства электротехнических сталей, выпускаемых в про­мышленном масштабе, не удается.

Свойства значительно улучшаются в результате образова­ния магнитной текстуры в стали при ее холодной прокатке и последующем отжиге.

Ранее отмечалось, что электротехнические стали, особенно с большим содержанием кремния, отличаются большой хрупко­стью, поэтому долгое время при их изготовлении применяли го­рячую прокатку. Применение холодной прокатки считалось не­рентабельным.

В 1935 г. Госс[27] обнаружил высокие магнитные свойства хо­лоднокатаной электротехнической стали вдоль направления про­катки. Во всех других направлениях свойства оказались хуже, т. е. такая сталь обладала магнитной текстурой и являлась маг- нитноанизотропной. Существенно улучшились и механические свойства: качество поверхности листа, волнистость и штампуе - мость. Все это привлекло большое внимание к опытам Госса и завершилось выпуском в промышленных масштабах холодно­катаных электротехнических сталей, оттеснивших на последнее место горячекатаные стали.

Высокие свойства холоднокатаных сталей и их магнитная анизотропия объясняются образованием в процессе прокатки и отжига кристаллографической текстуры.

Элементарная ячейка железокремнистого сплава представля­ет собой объемноцентрированный куб, для которого направле­ниями легкого намагничивания являются его ребра, а самому трудному намагничиванию соответствуют пространственные диа­гонали.

При отсутствии текстуры имеет место хаотическое располо­жение кристаллов. Вследствие этого материал приобретает изо­тропные свойства со статистически постоянной средней намагни­ченностью по любому направлению.

В результате холодной прокатки зерна в кристаллографиче­ском отношении получают преимущественную ориентацию, кото­рая называется текстурой прокатки [28]. Степень текстуры зави­сит от температуры прокатки, степени обжатия и толщины листа.

Однако деформация в холодном состоянии приводит к появ­лению больших внутренних напряжений и, следовательно, к ро­сту коэрцитивной силы. Эти напряжения можно снять отжигом.

При нагреве холоднокатаной стали до температуры свыше 900°С наблюдается рекристаллизация, сопровождающаяся бур­ным ростом зерен кристаллитов и одновременной ориентацией их вдоль направления легкого намагничивания. В результате ребра
кубов оказываются расположенными параллельно к направле­нию прокатки, а плоскости ромбических додекаэдров — парал­лельно плоскости прокатки (рис. 23). Такая текстура называет­ся ребровой текстурой рекристаллизации. Ее интенсивность достигает 80—90%.

Технологический процесс производства стали с ребровой тек­стурой заключается в следующем:

Горячая прокатка полосы до 2,5—2,8 мм;

Холодная прокатка ленты 2,5—2,8 1—0,9 мм;

Промежуточный отжиг ленты при температуре 750—780° С;

Холодная прокатка ленты 0,9—1,0н-0,35—0,50 мм;

Окончательный отжіиг ленты при температуре 1100— 1150° С.

Усложнение технологического процесса приводит к тому, что текстурованная сталь дороже горячекатаной стали того же со­става при одинаковой толщине ленты в 1,5—2 раза. Однако увеличение стоимости полностью окупается уменьшением потерь (приблизительно в 2 раза), высоким качест­вом поверхности листа и хорошей штампуемостью.

Применение сталей, обладающих магнитной анизотропией, требует та­кой конструкции магнитопровода, при которой магнитный по­ток проходит только в направлении наилучших магнитных свойств, т. е. в направлении прокатки. Самые плохие магнитные свойства наблюдаются под углом 55° к направлению прокатки.

Рис. 23. Схематическое изображение распо­ложения кристаллов относительно направ­ления прокатки:

А — горячекатаная сталь; б — холоднокатаная сталь с ребровой текстурой рекристаллизации

Выполнение поставленного условия для сердечников транс­форматоров возможно в результате применения ленточных сер­дечников (сплошных или разрезных), а также комбинированных магнитопроводов, у которых стержни изготовлены из текстуро - ванных, а ярмо — из горячекатаных сталей. Схематическое изо­бражение магнитопроводов различных типов представлено на рис. 24.

Применение текстурованных сталей позволяет для мощных трансформаторов уменьшить потери энергии на 20—30%, стои­мость трансформатора — на 5%, вес — на 10%), расход стали — на 20%. Для трансформаторов малой мощности выигрыш в весе еще более значителен[29].

Для імагнитопроводов электрических машин с круговой фор­мой статора и ротора выполнить требование параллельности на­правлений намагничивания и прокатки значительно труднее. Наиболее рациональным решением в этом случае является при­менение малотекстурованных сталей, которые обладают не­сколько повышенными по сравнению с горячекатаными сталями магнитными свойствами и хорошими механическими качества­ми, присущими холоднокатаным сталям, что обеспечивает вы­сокий коэффициент заполнения при незначительной магнитной анизотропии.

Рис. 24. Схематическое изображение магнитопроводов транс­форматоров для тексту ров анных материалов: а. б — сплошные ленточные сердечники; в, г — разрезиые ленточные сердечники; д — сборный комбинированный магннтопровод (/ — стер­жни из текстуроваиного материала; 2 — ярмо из горячекатаной изо­тропной стали)

Большой интерес представляют проводимые в последнее вре­мя работы по получению электротехнических сталей не с ребро­вой, а с кубической текстурой. Схематическое изображение рас­положения кристаллитов с двумя указанными видами текстур показано на рис. 25, из которого видно, что в случае кубической текстуры наилучшие ' магнитные свойства обеспечиваются при прохождении магнитного потока в двух направлениях: вдоль и поперек прокатки, а направление самого трудного намагничива­ния (по пространственным диагоналям) вообще исключается из плоскости намагничивания. Получение материалов с кубической текстурой будет являться крупным шагом вперед в вопросе улуч­шения свойств электротехнических сталей, уменьшения потерь энергии, а также веса и габаритов электромагнитных устройств.

В настоящее время электротехнические стали выпускают в соответствии с двумя стандартами: ГОСТ 802—58 «Сталь элек­тротехническая тонколистовая» и ГОСТ 9925—61 «Лента холод­нокатаная рулонная из электротехнической стали».

Марка стали обозначается буквой «Э» и следующими за ней цифрами.

Первая цифра после буквы обозначает степень легирования стали кремнием. Ориентировочно можно считать, что эта цифра соответствует среднему содержанию кремния в весовых процен­тах (1 — слаболегированная, 2 — среднелегированная, 3 — по-

Рис. 25. Схематическое изображение расположения кри­сталлов относительно направления прокатки: а — для материала с ребровой текстурой; б — для материала с кубической текстурой

Вышеннолегированная, 4 — высоколегированная). Часто первые две группы (Э1, Э2) называют динамными сталями, а третью и четвертую (ЭЗ, Э4)—трансформаторными. Стандарт такую классификацию не предусматривает.

Вторая цифра (1—8) означает гарантированные электромаг­нитные свойства стали при ее работе в определенных условиях эксплуатации. Это деление определяет область применения той или иной марки стали.

По этому признаку различают три группы сталей.

Стали, предназначенные для работы в средних и сильных магнитных полях при частоте перемагничивания 50 гц (1 — нор­мальные, 2 — пониженные и 3 — низкие удельные потери).

Стали, предназначенные для работы в средних полях при частоте перемагничивания 400 гц (ГОСТ 802—58 цифра 4; ГОСТ 9925—61 цифры 4 — нормальные, 5 — пониженные, 6 — низкие удельные потери).

Стали, предназначенные для работы в малых или средних полях (ГОСТ 802—58 для работы в слабых полях цифры 5 —с нормальной и 6 — с повышенной магнитной проницаемостью; для работы в средних полях цифры 7 — с нормальной н 8 — с повы­шенной магнитной проницаемостью; ГОСТ 9925 — 61 цифры 7 и 8 — повышенные свойства соответственно в малых и в средних полях).

После второй цифры может стоять нуль (текстурованная сталь) или два нуля (малотекстурованная сталь). Для материа­лов с особо низкими удельными потерями в конце обозначения марки ставится буква «А», а для материалов повышенной точ­ности проката и повышенной отделки поверхности дополнитель­но вводится буква «П».

Листы и рулоны должны поставляться заказчику в отожжен­ном состоянии. По требованию заказчика допускается постав­ка листов и рулонов в нагартованном виде (без отжига), в этом случае к обозначению марки стали добавляется буква «Т».

Рассмотрим пример условных обозначений электротехниче­ской стали.

Пример. Сталь Э310 П—0,35 X 750 X 1500 ГОСТ 802—58 читается так: сталь электротехническая с содержанием 3% Si, т. е. повышеннолегированная (трансформаторная) с гарантированными магнитными свойствами в средних и сильных полях при частоте перемагничивания 50 гц, текстурованная, с по­вышенным качеством отделки поверхности, в виде листа толщиной 0,35 мм и с размерами 750 X 1500 мм, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 802—5S.

Перейдем к рассмотрению свойств основных групп сталей.

Свойства сталей, работающих в средних и сильных магнит­ных полях при частоте 50 гц. Эта группа сталей является самой большой по количеству марок и объему применения. Она исполь­зуется главным образом, для энергетического оборудования — генераторов, двигателей, силовых трансформаторов. Стали этой группы выпускаются 20 марок[30], из них 4 марки текстурованных, 5 малотекстурованных и 11 горячекатаных. Четыре марки стали выпускаются в листах и в рулонах (Э310, Э320, ЭЗЗО, ЭЗЗОА), остальные — только в листах. Толщина проката от 1,0 до 0,2 мм.

Основными электромагнитными характеристиками этой груп­пы сталей являются кривая намагничивания в области средних и сильных полей, удельные потери при частоте 50 гц и различ­ных амплитудах магнитной индукции. Эти данные приведены в табл. 5.

По требованиям стандарта кривая намагничивания опреде­ляется коммутационным баллистическим методом, т. е. в посто­янных полях. При работе на частоте 50 гц и выше значения индукции будут меньше указанных в табл. 5 [Л. 17], что иллюст­рируется рис. 26, на котором представлены кривые намагничи­вания стали ЭЗЗО, измеренные в постоянном поле и в перемен­ном поле частоты f= 50 гц. В сильных полях кривые практически совпадают, а в слабых и в средних существенно различаются.

Таблица 5

Электромагнитные свойства электротехнической стали, применяемой в энергетическом электромашиностроении

(по данным ГОСТ 802—58 и ГОСТ 9925—61)

Горячекатаная сталь

Холоднокатаная малотекстурованная сталь

Холоднокатаная текстурованная сталь

Примечания:

1. Свойства горячекатаной и малотекстурованной холоднокатаной стали указаны для проб, не подвергающихся после нарезкн отжигу. Свойства тексту - рованной холоднокатаной стали указаны для проб, подвергнутых после нарез­ки отжигу для снятия наклепа.

При испытании проб текстурованной холоднокатаной стали без отжига полученные результаты по удельным потерям снижаются на 10% при сравне­нии с нормами табл. 5.

Для малотекстурованной холоднокатаной стали разница в значениях магнитной индукции В25 вдоль и поперек листа не должна превышать: для марок Э1100, Э1200, Э1300—1300 гс, для марок Э3100, Э3200—1600 гс.

Стали марок Э310, Э320, ЭЗЗО, Э330А выпускаются также в рулонах (ГОСТ 9925—61).

На рис. 27 показаны кривые намагничивания, измеренные в широком диапазоне изменения напряженности поля, для трех наиболее характерных марок рассматриваемой группы. Рисунок наглядно иллюстрирует зависимость магнитных свойств от сте­пени легирования и наличия текстуры.

Для текстурованных сталей представляет большой интерес зависимость свойств от угла между направлением магнитного по­тока и прокатки. Типичные кривые такого рода приведены на рис. 28. Для малотекстурованных сталей разница в свойствах при разных направлениях магнитного потока составляет всего

3-5%.

Выше отмечалось, что магнитные свойства зависят от толщи­ны листа. На рис. 29 показана такая зависимость, из которой видно, что уменьшение толщины проката сверх определенной для каждого материала величины приводит к резкому возраста­нию коэрцитивной силы, а следовательно, и потерь на гисте­резис.

Для рассматриваемой группы сталей, применяемых в энерге­тическом электромашиностроении, большое значение имеют удельные потери.

Из рассмотрения данных табл. 5 следует, что удельные поте­ри для индукции 10 кгс и частоты 50 гц составляют для мало­текстурованных сталей 1,5—3,3 вт/кг и для текстурованных 0,5— 1,1 вт/кг. Удельные потери зависят от марки стали, толщины ли­ста, амплитуды индукции, частоты перемагничивания и микро­структуры стали (например, от режима термической обра­ботки).

Чем выше магнитные свойства стали, тем меньше доля по­терь на гистерезис в полных потерях. Для горячекатаных слабо­легированных сталей (Э1, Э2) потери на гистерезис составляют 70—75% от общих потерь (f = 50 гц), для текстурованных (Э320, ЭЗЗО) —25—35%. Соотношение потерь мало зависит от ампли­туды индукции при изменении ее в пределах рабочего диапазона.

Зависимость удельных потерь от магнитной индукции для различных марок сталей имеет приблизительно одинаковый ха­рактер. На рис. 30 показана такая зависимость для текстурован­ных сталей.

Рис. 26. Кривые намагничива - Рис. 28. Кривые намагничивания стали ния стали ЭЗЗО [Л. 17] Э320, снятые иа образцах, вырезанных под

Разными углами к направленню прокатки [Л. 17]

При изменении угла между направлениями прокатки и маг­нитного потока величина удельных потерь возрастает, достигая максимума для 55°.

Зависимость удельных потерь от частоты определяется соот­ношением составляющих полных потерь. Потери на гистерезис пропорциональны частоте, потери на вихревые токи — квадрату частоты, дополнительные потери — частоте в степени, большей 1 и меньшей 2. Поэтому, чем больше доля потерь на гистерезис, тем закон изменения удельных потерь от частоты ближе к ли­нейному, чем больше доля потерь на вихревые токи, тем ближе к квадратичному.

Например, при изменении частоты в четыре раза (от 15 до 60 гц) для горячекатаных сла­болегированных сталей (Э1, Э2) удельные потери возрастают в 5 раз, для текстурованных — в 8 раз.

Во многих случаях примене­ния рассматриваемой группы сталей значительный интерес представляют кривые намагни­чивания и удельные потери для сложных случаев действия по­лей — переменного при наличии постоянного поля, импульсных полей и т. п. [Л. 4, 22 и др.]. Ог­раниченный объем настоящей книги не позволяет уделить дол­жного внимания этому вопросу.

Свойства сталей, предназна­ченных для работы в средних полях на повышенной частоте. Эта группа сталей появилась недавно в связи с широким использова­нием в технике повышенной частоты. Возрастание частоты уве­личивает влияние вихревых токов на процессы перемагничива­ния. Для уменьшения вихревых токов применяют стали с боль­шим удельным сопротивлением (повышенно - и высоколегиро­ванные марок ЭЗ и Э4), преимущественно толщиной проката 0,05; 0,8; 0,1; 0,15 мм.

Почти все марки сталей этой группы выпускаются как тек- стурованные в рулонах и только одна марка (Э44) выпускается как горячекатаная в листах.

Электромагнитные свойства сталей, предназначенных для ра­боты в полях повышенной частоты, приведены в табл. 6.

Р, бт/кг ft

0,5 1,0 1,5 Б, тл

Рис. 30. Зависимость удельных по­терь от магнитной индукции для

Текстурованных сталей: 1 — сталь ЭЗЗО, й= 0,35 мм, 2 — сталь Э320, d= 0,35 мм; 3 — сталь ЭЗЮ, d= 0,35 мм [Л. 17]

Сравнение свойств сталей предыдущей и рассматриваемой групп (ср. табл. 5 и 6) показывает существенное увеличение по­терь на частоте 400 гц. Например, для горячекатаной стали Э44

Таблица 6

Электромагнитные свойства электротехнической стали, предназначенной для работы в средних полях повышенной частоты (400 гц)

А) По данным ГОСТ 802—58

Б) По данным ГОСТ 9925—61

При толщине листа 0,35 мм удельные потери Р 10/400 = = 19 вт/кг, а для сталей того же химического состава (Э41, Э42, Э43, Э43А) и той же толщине листа Р 10/50 = 0,9—1,35 вт/кг. Для текстурованных сталей вместо Р 10/50 = 0,5—1,1 вт/кг име­ем Р 10/400 = 7,5—10 вт/кг. Следовательно, удельные потери уве­личились в 15—20-раз.

Магнитные свойства, измеренные в постоянных полях, не­сколько понизились.

Зависимости свойств сталей, предназначенных для работы при повышенных частотах (например, зависимость удельных потерь от амплитуды магнитной индукции и частоты или кривой намагничивания от частоты и др.), качественно имеют тот же ха­рактер, что и для сталей предыдущей группы.

Свойства сталей, предназначенных для работы в слабых (0,002—0,008 а/см) или в средних (0,03—10 а/см) полях. Для ра­боты в слабых полях предназначены стали Э45 и Э46; для работы в средних полях — Э47, Э48, Э370, Э380. Толщина ленты в рулонах или листов — 0,20; 0,35 и 0,50 мм.

Электромагнитные свойства этих материалов приведены в табл. 7, а кривые намагничивания основных марок сталей — на рис. 31 и 32.

Таблица 7

Электромагнитные свойства электротехнической стали, предназначенной для работы в малых или средних полях

(по данным ГОСТ 802—58 и ГОСТ 9925—61)

А) Для работы в слабых полях

Примечания:

Свойства стали, приведенные в табл. 7, указаны для проб горячеката­ной стали, не подвергающихся после нарезки отжигу, а для проб холоднока­таной стали — после дополнительного отжига для снятия наклепа от резки.

Стали марок Э370 и 3380 выпускаются также и в рулонах (ГОСТ 9925—613•

Главное требование к этим материалам состоит в высоких значениях магнитной проницаемости в области слабых и сред­них полей. Удельные потери не имеют существенного значения, поэтому они не нормируются.

Высокие магнитные свойства в средних и особенно в слабых полях обеспечиваются в результате очистки металла от приме­сей и снятия внутренних напряжений, а для текстурованных ста­лей— дополнительно высокой степенью текстуровки.

Для материала, полученного от завода-изготовителя, даль­нейшее улучшение свойств может быть достигнуто путем прове­дения дополнительного отжига после механической обработки деталей. Характер и режим отжига существенно влияют на маг­нитные свойства (см. § 12).

0,00г o, ooЦ - о, сов н, а/см

Рис. 31. Кривые намагничива­ния на постоянном токе сталей Э45 и Э46 [Л. 17]

В, тл *10~Ч

0,25 0,5 0,75 Н, с/см

Рис. 32. Кривые намагничива­ния на постоянном токе ста­лей Э43, Э47, Э48 [Л. 17]

Для сталей этой группы свойственна большая степень ани­зотропии магнитной индукции. В горячекатаных сталях она до­стигает 30—40% в области слабых полей и 5—7%—в области средних. Для текстурованных сталей свойства вдоль и поперек направления прокатки могут отличаться в десятки раз.

В заключение рассмотрим вопрос стабильности свойств элек­тротехнических сталей всех трех групп.

Магнитные свойства сталей с течением времени ухудшаются, что объясняется структурными изменениями в материале (старе­нием стали). Для стабилизации свойств процессы старения ис­кусственно ускоряют, подвергая сталь нагреву до 120—150°С в течение 120 ч.

Кремний повышает стабильность свойств во времени, поэто­му изменение свойств в результате искусственного старения для высоколегированных сталей меньше (~3%), чем для слаболеги­рованных (—7—9%).

Следует отметить, что быстрое охлаждение стали при повтор­ном отжиге (сотни градусов в час) вызывает значительное уси­ление процессов старения.

Свойства сталей зависят также от температуры и механиче­ских напряжений.

При повышении температуры происходит значительное паде­ние константы магнитной анизотропии и небольшое уменьшение магнитной индукции насыщения. Этому соответствует возраста­ние магнитной проницаемости в слабых полях и ее уменьшение в сильных.

Кривые, иллюстрирующие зависимость магнитных свойств стали от температуры, приведены на рис. 33.

Удельные потери при повышении температуры несколько сни­жаются, что объясняется возрастанием удельного электросопро­тивления.

Механические напряжения могут возникать в электротехни­ческих сталях 'по разным причинам. Например, при остывании листа в процессе его производства края остывают быстрее, чем середина, в результате чего срединные части оказываются под действием растягивающих, а краевые — сжимающих напряже­ний. При изготовлении магнитопровода после штамповки или резки материала по его кромке возникают сжимающие напряже-
ния (наклеп). В процессе сборки сердечника пакет обжимается и стягивается, и поэтому сталь оказывается под воздействием механических напряжений и т. п.

Во всех случаях наличие механических напряжений приво­дит к ухудшению магнитной проницаемости, особенно в слабых полях. Удельные потери также увеличиваются.

Степень воздействия механических напряжений зависит от их величины, марки материала, отношения деформированной зоны к общей площади пластины и т. п.

В качестве примера воздействия механиче-. ских напряжений на маг­нитные свойства на рис. 34 приведена зависи­мость увеличения потерь на гистерезис при штам­повке от ширины кольца.

Магнитные свойства могут быть в значитель­ной степени восстановле­ны путем проведения пов­торного отжига.

Некоторые технологи­ческие вопросы примене­ния электротехнических сталей рассмотрены в § 12.