Электротехнические стали
Эта группа материалов применяется
преимущественно в трех видах изделий: 1) электрические машины (генераторы
и электродвигатели), 2) трансформаторы (преимущественно силовые,
работающие при низких частотах), 3) выключающие устройства
(электромагнитные реле). Поэтому электротехнические стали в
соответствии с тремя названными случаями подразделяют на динамные,
трансформаторные и релейные стали.
Для динамных и трансформаторных
сталей требуется высокое значение индукции насыщения и малые потери
на перемагничивание. Различие применений этих сталей в том, что в
трансформаторных сталях направление магнитного поля неизменно, а динамные
стали используются в магнитопроводах, где магнитный поток либо
вращается, либо охватывает все направления в плоскости листа. Поэтому
трансформаторные стали могут быть текстурованными. Более того, в
трансформаторных сталях создание кристаллической текстуры является
способом снижения магнитных потерь. В динамных сталях такой способ
неприемлем, они должны быть изотропными.
Современные электротехнические
стали представляют собой сплавы железа с кремнием и иногда алюминием при
малом содержании углерода (углерод является вредной примесью,
снижающей магнитные свойства). Добавка кремния к железу уменьшает
магнитную анизотропию, препятствующую легкому перемагничиванию материала.
Для электротехнических сталей наиболее важную роль играют два вида
магнитной анизотропии — магнитокристаллическая и
магнитоупругая.
В электротехнических сталях
увеличение содержания кремния снижает как константу магнитокристаллической
анизотропии А', (от 45 кДж/м3 при 1 % Si до 28
кДж/м3 при 4,5 % Si), так и магнитострикцию насыщения что
облегчает перемагничивание материала и уменьшает потери на
гистерезис. Кроме того, введение кремния резко повышает удельное
электрическое сопротивление
вследствие чего снижаются потери
на вихревые токи. Однако легирование железа кремнием приводит к
нежелательному снижению индукции насыщения в соответствии с эмпирической
формулой Гумлиха:
Из-за увеличения хрупкости
материалов и связанных с этим трудностей обработки и использования
максимальное содержание кремния в
