Мартенситные стали для постоянных магнитов

В противоположность мягким магнитным материалам от сталей для постоянных магнитов требуется, чтобы после намагничения они сохраняли возможно больший и неизменный остаточный силовой поток, т. е. были нечувствительны к размагничивающим влияниям. Среди факторов, стремящихся снизить остаточное намагничение, важнейшим является размагничивающее поле самого магнита, которое действует тем сильнее, чем меньше его относительная длина.

Вследствие этого для изготовления достаточно сильных коротких магнитов, наряду с остаточной индукцией, требуется также возможно большая коэрцитивная сила. Поэтому мерой пригодности данной стали, т. е. количества заключенной в ней магнитной анергии, служит произведение обеих величин, т. е. максимальное значение площади прямоугольника, вписанного в фигуру, образованную осью В, осью Н и отрезком кривой намагничения.

С точки зрения металлофизики требование широкой петли гистерезиса равносильно наличию неоднородностей и искажений решетки, имеющих определенную величину и распределение. До того, как это стало известно, единственным путем изготовления магнитных сталей был перевод их в твердое мартенситное состояние.

Механическое и магнитное твердение стали, основано на том, что в углеродистых сталях при закалке устойчивая при высоких температурах аустенитная структура может перейти в некоторую промежуточную.

Этот мартенсит стоит очень близко к обычной ферритной структуре; он тоже магнитен, но отличается исключительно сильными искажениями решетки (закалочные трещины) и закалочными напряжениями. Обычная углеродистая сталь с содержанием около 0,9% С, коэрцитивной силой порядка 60 эрстед и остаточной индукцией 10 000 гаусс находит в практике лишь незначительное применение для магнитных целей, что ее структура при нагревах и сотрясениях при комнатной Температуре не остается постоянной, а изменяется (старение). Малолегированные стали в этом отношении лучше, причем благоприятное влияние примесей основано, по-видимому, с одной стороны, на повышении устойчивости мартенсита, а с другой на еще не вполне объясненном влиянии двойных карбидов. Такова вольфрамовая сталь, содержащая 5-6% V. Несмотря на все растущее значение высоколегированных сталей, вольфрамистая сталь еще на сегодня является наиболее употребительней магнитной сталью в тех случаях, когда габарит и вес магнита не играют особой роли. Ее коэрцитивная сила и остаточная индукция лишь немного больше, чем у углеродистой стали, но это явления старения значительно слабее. То же можно сказать о хромистых сталях, которые несколько дешевле, но в технологическом отношении более трудны.

Сталями большей мощности являются прежде всего кобальтовые стали с содержанием 5-35% Со («коэрцит», сталь ES). С увеличением содержания кобальта коэрцитивная сила пропорционально растет и достигает максимальной величины около 220 эрстед. Большая мощность кобальтовых сталей делает их особенно пригодными для коротких магнитов, где до последних лет они являлись единственным материалом.

Термическая обработка мартенситных магнитных сталей связана, с многими трудностями. Температура закалки различна для разных сортов стали в зависимости от состава (850-1000°). Значительный переход за температуру закалки и слишком большая выдержка в определенной температурной области ухудшают магнитные характеристики (перегрев стали)^5то объясняется укрупнением зерна и распадом двойных карбидов.