Nízkomagnetické (nemagnetické) oceli - oceli s magnetickou permeabilitou (relativní magnetickou permeabilitou) nejvýše 1,005 Gs / Oe ( Gauss / Oersted ). [jeden]
Nízkomagnetické oceli se používají v přístrojovém vybavení v případech, kdy nelze použít feromagnetické materiály, protože ovlivňují přesnost odečtů přístrojů. Jako nemagnetické materiály se používají oceli a litiny s austenitickou strukturou. Austenitické nemagnetické oceli obsahují uhlík, nikl, chrom, mangan a někdy i další prvky. Tato ocel se po rychlém ochlazení ve vodě z 600 °C stává zcela nemagnetickou. Nevýhody oceli: nízká tepelná vodivost, obrobitelnost, vysoká cena. Nižší cenu mají austenitické nikl-manganové oceli N12KhG, 55G9N9, EI269 (4–5,5 % Mn, 18,5–21,5 Ni) a další. Mají vyšší mechanické vlastnosti a jsou stabilnější za zahřívání, dobře se deformují v zahřátém stavu a po normalizaci nebo kalení i za studena. [2]
Také například nízkomagnetická ocel třídy EI-269 byla použita pro krycí plechy pro kompasy , protože jsou citlivé na magnetické materiály (běžné oceli) v jejich blízkosti. [3]
Nízkomagnetické oceli se používají pro výrobu trupů a částí lodí, které mají zvýšené nemagnetické požadavky na ochranu proti magnetickým minám , torpéd s magnetickými pojistkami a dalších zařízení využívajících tento princip - například pro minolovky a ponorky . U takových lodí často nestačí pouhá demagnetizace a je vyžadováno mít trup a vnitřní nasycení lodi s minimální magnetickou permeabilitou. U ponorek je to navíc důležité z hlediska detekce.
Přitom i když je trup lodi z jiného nemagnetického materiálu (například sklolaminát jako u minolovek Projektu 1252 a Projektu 12700 nebo dřevo), stále je potřeba mít na trupu silně zatížené ocelové díly. Například hráze , hmoždíře lodních hřídelí , patníky a další praktické věci , které nelze vyrobit z plastu nebo neželezných slitin pro jejich nedostatečně vysoké mechanické vlastnosti.
Pro tyto účely byla vyvinuta široká škála speciálních ocelí (např. některé oceli EI, AK, YuZ, MML atd.) používaných jak pro výrobu dlouhých výrobků, tak pro výrobu výkovků a odlitků.
V Německu byly v 50. letech 20. století postaveny tři ponorky projektu 201 , jejichž trupy byly vyrobeny z nízkomagnetické oceli, ale kvůli zvýšenému sklonu ke korozi se tato zkušenost již neopakovala.
V elektrotechnice se někdy vyžaduje, aby materiál byl nemagnetický a zároveň mechanicky pevný. Místo neželezných kovů se k tomuto účelu používají levnější nemagnetické austenitické oceli . Austenitické korozivzdorné oceli nebo oceli odolné proti opotřebení jsou vhodné jako nemagnetické oceli, pokud splňují stanovené požadavky z hlediska pevnostních vlastností. Ocel 110G13L však často selhává z hlediska pevnosti a technologických vlastností a austenitické nerezové oceli jsou příliš drahé jako materiál pro velkoobjemové díly (například pro nemagnetické pojistné kroužky v turbogenerátorech). V tomto případě se používají oceli legované manganem, chromem a hliníkem s relativně vysokým obsahem uhlíku a omezeným obsahem niklu.
Dříve se jako nemagnetické oceli používaly oceli s vysokým obsahem niklu. V současné době byly nalezeny kompozice s nižším obsahem deficitního niklu nebo dokonce zcela bez niklu, kde mangan působí jako austenitový tvořič. Mangan jako látka vytvářející austenit působí dvakrát slaběji než nikl, proto pro získání stabilního austenitu je obsah uhlíku zvýšen. Pokud se zcela opustí přísada niklu, pak lze austenitické struktury a nemagnetismu získat u oceli o složení : 11–14,5 % Mn , 0,9–1,3 % C. Jedná se o Hadfieldovu ocel se svou vlastní tendencí silně tvrdnout při deformaci a v důsledku toho se špatně opracovávat tlakem, řezáním atd., což je v tomto případě nevýhoda. Při současném požadavku nemagnetismu a vysoké odolnosti proti korozi by měly být použity nerezové oceli nebo neželezné kovy.
Používaly se také feromanganové oceli, jejichž pevnost je dána tvorbou ne α-, ale ε- nemagnetického martenzitu . Takové oceli obsahují přibližně 17 % manganu s dodatečným legováním křemíkem a některými dalšími prvky, včetně nitridotvorných. Díky nízkému obsahu uhlíku se střední pevností mají vysokou tažnost a dobrou svařitelnost, necitlivost na korozní praskání pod napětím. [čtyři]
(jiný název je 45G17Yu3)
Ocel byla vyvinuta v Ústředním výzkumném ústavu "Prometheus" společně s podniky SSSR a Ruské federace. Vyrábí se ve formě plechu v tloušťkách 2-60mm a profilech různého sortimentu. Používá se při stavbě lodí (například jako málo magnetický materiál pro jednodílné trupy různých lodí), ve stavebnictví, elektrotechnice (transformátory atd.) a těžebním průmyslu (podnosy pro přepravu horniny atd.). Mezi výhody této oceli patří: ocel má stabilní austenitickou strukturu za normálních teplot, která je zachována při jakýchkoli deformacích a mechanickém zpevnění; ocel je dobře svařitelná všemi druhy svařování a lze ji snadno opracovat. [5]
Svařitelné nemagnetické austenitické oceli jakosti MML-1, MML-2 a MML-3 se používají pro výrobu tvarových odlitků pro části trupů, mechanismů a zařízení lodí všech tříd, typů a účelů, jakož i zátěže, které požaduje se, aby byly nemagnetické (relativní magnetická permeabilita ) μ ne větší než 1,005 gs/e. [6]
| Skupina
odlitky |
Účel a pracovní podmínky
lité díly |
Příklady aplikací |
|---|---|---|
| já | Odlitky pro díly, jejichž rozměry jsou určeny pouze konstrukčními a technologickými úvahami | Zátěž , klíče, boční kotvící lana atd. |
| II | Odlitky pro díly navržené pro pevnost a provoz při statickém zatížení | Malty , ložisková pouzdra , kormidelní náboje, kryty, pouzdra, páky, řetězová kola vrátků , základové desky a bubny otočných kol . |
| III | Odlitky pro kritické části, vypočtené na pevnost a vystavené rázům a střídavému zatížení během provozu | Držáky vrtulové hřídele , představce, misky koncových a středních držáků, záďové sloupky kormidel , kapotáže, kotvy , pouzdra klapek, těsnění záďové trubky, malty atd. |
Není dovoleno používat MML oceli pro odlévané díly pracující na tření nebo vyžadující povrchové zpevnění nitridací, stejně jako fitinky a podobné díly. [6]
| Značka
stát se |
Obsah prvků, % | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Uhlí-
rod |
Krém-
ny |
Marga-
Němec |
Chrom | molyb-
doupě |
Nikl | Wana-
kutilství |
Síra | Fosfor | |
| už ne | |||||||||
| MML-1 | 0,38-
0,45 |
0,60-
1,00 |
16,0-
18.0 |
1:30-
1,60 |
- | 2,00-
2,50 |
- | 0,030 | 0,030 |
| MML-2 | 0,55-
0,63 |
0,60-
1,00 |
16,0-
18.0 |
1,60-
1,90 |
- | 2,00-
2,50 |
0,50-
0,80 |
0,025 | 0,025 |
| MML-3 | 0,40-
0,50 |
0,40-
0,80 |
16,0-
18.0 |
Před
0,5 |
0,50-
0,80 |
1,50-
1,80 |
0,45-
0,75 |
0,025 | 0,025 |
Při tavení ocelí na balast je povolena řada odchylek od chemického složení stanoveného pro značku. [6]
| Značka
stát se |
Mez kluzu
podmiňovací způsob, kgf/mm² |
Dočasný
odpor přestávka, kgf/mm² |
Relativní
prodloužení, % |
Relativní
zúžení, % |
rázová pevnost,
při teplotách od +20 °С do -40 °С, kgf⋅m/mm² |
magnetická propustnost,
při teplotách od +20 °С do -40 °С, Gs/E | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| alespoň | v normalizovaném
schopný |
syrové, tepelné
syrovém stavu | |||||
| MML-1 | 24 | 45 | 19 | 35 | patnáct | 1,002-1,003 | 1,002-1,003 |
| MML-2 | 35 | padesáti | čtrnáct | třicet | deset | 1,001-1,003 | 1,002-1,003 |
| MML-3 | padesáti | - | patnáct | - | osm | - | - |
Tepelné zpracování ocelí MML se provádí podle RD5R.95021-87.
Jako nemagnetické se používají také nerezové austenitické oceli, jako je ocel na odlitky 12Kh18N9TL podle GOST 977 a podobné. [4] V tomto případě je důležitá přítomnost čisté austenitické struktury, protože porušení její výrobní technologie (například vyhoření při tepelném zpracování) může vést k významnému obsahu feritové fáze. Taková ocel je nevhodná pro použití jako nemagnetická.
Nemagnetické oceli AK (také známé jako „pancéřové oceli“) se používají na různých lodích jako vysokopevnostní analog oceli YuZ. Například lehký trup ponorek Project 667A Navaga je vyroben ze SW oceli a pevný trup je vyroben z nízkomagnetické oceli AK-29 o tloušťce 40 mm. Přepážky jsou vyrobeny z oceli AK-29 tloušťky 12 mm. [9]
Kontrola magnetické permeability se provádí podle OST5.9197-74 na vzorcích vyříznutých ze zkušebních tyčí této taveniny. Při nepřítomnosti zkušebních tyčí je dovoleno kontrolovat magnetickou permeabilitu na vzorcích vyříznutých z válcovaných výrobků, odlitků z této taveniny. [6] Stanovuje se balistickou metodou na válcových vzorcích o délce 160 mm, průměru 5 nebo 9 mm v polích o síle od 0 do 125 oerstedů. [7]
Navíc, vzhledem k tomu, že magnetická permeabilita nízkomagnetických ocelí je přibližně na úrovni hliníku [10] , existuje jednoduchý způsob, jak expresně řídit nemagnetičnost obrobku nebo výrobku: stačí připevnit dostatečně pevný magnet k produktu. V tomto případě by se magnet nejenom neměl ke vzorku „přilepit“ (což je přirozené), ale ani by neměla být cítit jeho interakce se vzorkem: slabě vnímatelná magnetizace se vyskytuje např. u austenitických ocelí typu 12X18H10T, pokud obsahují i v malém množství feritovou fázi - takové oceli nesplňují kritérium "nemagnetičnosti".
Magnetická permeabilita oceli se zvyšuje v přítomnosti spáleniny a zejména feromagnetického okují na povrchu odlitku nebo vzorku (např. hodnota magnetické permeability pro litý vzorek s okujemi na povrchu v poli 12 oerstedů se pohybuje od 1,25 až 1,5 jednotky).
Případné opracování řezáním a přítomnost rzi na povrchu neovlivňuje magnetickou permeabilitu a nemění magnetické vlastnosti oceli. [7]