Matalamagneettiset (ei-magneettiset) teräkset - teräkset, joiden magneettinen permeabiliteetti (suhteellinen magneettinen permeabiliteetti) on enintään 1,005 Gs / Oe ( Gauss / Oersted ). [yksi]
Matalamagneettisia teräksiä käytetään instrumentoinnissa tapauksissa, joissa ferromagneettisia materiaaleja ei voida käyttää, koska ne vaikuttavat instrumenttien lukemien tarkkuuteen. Ei-magneettisina materiaaleina käytetään austeniittisia teräksiä ja valurautoja. Austeniittiset ei-magneettiset teräkset sisältävät hiiltä, nikkeliä, kromia, mangaania ja joskus muita alkuaineita. Tämä teräs jäähtyy nopeasti vedessä 600 °C:sta, ja siitä tulee täysin ei-magneettinen. Teräksen haitat: alhainen lämmönjohtavuus, työstettävyys, korkea hinta. Austeniittiset nikkeli-mangaaniteräkset N12KhG, 55G9N9, EI269 (4–5,5 % Mn, 18,5–21,5 Ni) ja muut ovat halvempia. Niillä on paremmat mekaaniset ominaisuudet ja ne ovat vakaampia lämmitysolosuhteissa, ne ovat hyvin muotoiltuja kuumennetussa tilassa ja normalisoinnin tai sammutuksen jälkeen myös kylmässä tilassa. [2]
Myös esimerkiksi matalamagneettista teräslaatua EI-269 käytettiin kompassien päällyslevyissä , koska ne ovat herkkiä niiden lähellä oleville magneettisille materiaaleille (tavallisille teräksille). [3]
Matalamagneettisia teräksiä käytetään sellaisten laivojen runkojen ja osien valmistukseen, joilla on lisääntyneet ei-magneettiset suojavaatimukset magneettimiinoja vastaan , magneettisulakkeilla varustetut torpedot ja muut tätä periaatetta käyttävät laitteet - esimerkiksi miinanraivaajille ja sukellusveneille . Tällaisissa aluksissa pelkkä demagnetointi ei useinkaan riitä, vaan vaaditaan aluksen runko ja sisäinen kyllästys mahdollisimman pienellä magneettisella läpäisevyydellä. Lisäksi sukellusveneille tämä on tärkeää havaitsemisen kannalta.
Samaan aikaan, vaikka laivan runko olisi valmistettu muusta ei-magneettisesta materiaalista (esimerkiksi lasikuidusta kuten Project 1252 ja Project 12700 miinanraivaajissa tai puusta), rungossa on silti oltava raskaasti kuormitettuja teräsosia. Esimerkiksi nivelet , potkuriakselien laastit , pollarit ja muut käytännölliset asiat , joita ei voida valmistaa muovista tai ei-rautametalliseoksista niiden riittämättömän korkeiden mekaanisten ominaisuuksien vuoksi.
Näitä tarkoituksia varten on kehitetty laaja valikoima erikoisteräksiä (esim. jotkin teräkset EI, AK, YuZ, MML jne.), joita käytetään sekä pitkien tuotteiden valmistukseen että takeiden ja valukappaleiden valmistukseen.
Saksassa rakennettiin 1950-luvulla kolme hankkeen 201 sukellusvenettä , joiden rungot tehtiin matalamagneettisista teräksistä, mutta lisääntyneen korroosiotaipumusten vuoksi tämä kokemus ei enää toistu.
Sähkötekniikassa materiaalilta vaaditaan joskus ei-magneettista ja mekaanisesti vahvaa samanaikaisesti. Ei-rautametallien sijaan käytetään halvempia ei-magneettisia austeniittisia teräksiä tähän tarkoitukseen . Austeniittiset ruostumattomat teräkset tai kulutusta kestävät teräkset soveltuvat ei-magneettisiksi teräsiksi, jos ne täyttävät lujuusominaisuuksiltaan asetetut vaatimukset. Kuitenkin 110G13L- teräs epäonnistuu usein lujuuden ja teknisten ominaisuuksien suhteen, ja austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat liian kalliita materiaalina suurissa massaosissa (esimerkiksi turbogeneraattoreiden ei-magneettisissa kiinnitysrenkaissa). Tässä tapauksessa käytetään teräksiä, jotka on seostettu mangaanilla, kromilla ja alumiinilla, joiden hiilipitoisuus on suhteellisen korkea ja nikkelipitoisuus rajoitettu.
Aikaisemmin ei-magneettisina teräksinä käytettiin teräksiä, joissa oli korkea nikkelipitoisuus. Tällä hetkellä on löydetty koostumuksia, joissa on vähäisempää nikkelipitoisuutta tai jopa täysin ilman nikkeliä, joissa mangaani toimii austeniitin muodostajana. Mangaani austeniitin muodostajana toimii kaksi kertaa heikommin kuin nikkeli, joten stabiilin austeniitin saamiseksi hiilipitoisuutta lisätään. Jos nikkelilisäaine hylätään kokonaan, austeniittista rakennetta ja ei-magnetismia voidaan saada teräksestä, jonka koostumus on 11–14,5 % Mn , 0,9–1,3 % C. Tämä on Hadfield-teräs , jolla on luontainen taipumus kovettua voimakkaasti muodonmuutoksen alaisena ja sen seurauksena olla huonosti alttiina paineen, leikkauksen jne. aiheuttamalle työstölle, mikä tässä tapauksessa on haitta. Kun samanaikaisesti vaaditaan ei-magnetismia ja korkeaa korroosionkestävyyttä, tulee käyttää ruostumattomia teräksiä tai ei-rautametalleja.
Myös ferromangaaniteräksiä on käytetty, joiden lujuus johtuu ei- α-, vaan ε-ei-magneettisen martensiitin muodostumisesta . Tällaiset teräkset sisältävät noin 17 % mangaania lisäseostuksella piillä ja eräillä muilla alkuaineilla, mukaan lukien nitridiä muodostavilla. Alhaisen hiilipitoisuuden ja kohtalaisen lujuuden ansiosta niillä on korkea sitkeys ja hyvä hitsattavuus, herkkyys jännityskorroosiohalkeilulle. [neljä]
(toinen nimi on 45G17Yu3)
Teräs kehitettiin keskustutkimuslaitoksessa "Prometheus" yhdessä Neuvostoliiton ja Venäjän federaation yritysten kanssa. Se on valmistettu ohutlevystä, jonka paksuus on 2-60 mm, ja eri profiileja. Sitä käytetään laivanrakennuksessa (esimerkiksi matalamagneettisena materiaalina eri laivojen yksiosaisille rungoille), rakentamisessa, sähkötekniikassa (muuntajat jne.) ja kaivosteollisuudessa (alustat kiven kuljetukseen jne.). Tämän teräksen etuja ovat: teräksellä on vakaa austeniittinen rakenne normaaleissa lämpötiloissa, joka säilyy mahdollisissa muodonmuutoksissa ja työkarkaisussa; teräs hitsataan hyvin kaikilla hitsauksilla ja on helposti koneistettavissa. [5]
Hitsattavia ei-magneettisia austeniittisia teräslajeja MML-1, MML-2 ja MML-3 käytetään kaikkien luokkien, tyyppien ja käyttötarkoituksen mukaisten laivojen runkojen osien, mekanismien ja laitteiden sekä painolastien valmistukseen. Niiden on oltava ei-magneettisia (suhteellinen magneettinen permeabiliteetti) μ enintään 1,005 gs/e. [6]
| Ryhmä
valukappaleet |
Tarkoitus ja työolosuhteet
valetut osat |
Sovellusesimerkkejä |
|---|---|---|
| minä | Valukappaleet osiin, joiden mitat määräytyvät vain suunnittelun ja teknisten näkökohtien perusteella | Painolasti , avaimet, sivukiinnityspäät jne. |
| II | Valukappaleet osille, jotka on suunniteltu kestämään ja toimimaan staattisen kuormituksen alaisena | Laastit , laakeripesät , peräsimen navat, kannet, kotelot, vivut, ketjupyörät , peruslevyt ja vetorummut . |
| III | Valukappaleet kriittisiin osiin, jotka on laskettu lujuuden mukaan ja jotka ovat alttiita iskuille ja vaihteleville kuormituksille käytön aikana | Potkurin akselin kiinnikkeet, varret , pääty- ja välikiinnikkeet, peräsimen perätolpat , suojukset , ankkurit , läppäkotelot, peräputkien tiivisteet, laastit jne. |
MML-teräksiä ei saa käyttää valuosiin, jotka työskentelevät kitkalla tai vaativat pintakarkaisua nitrausmenetelmällä, samoin kuin liitososissa ja vastaavissa osissa. [6]
| Brändi
tulla |
Elementtien sisältö, % | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| hiili-
suvun |
Kerma-
ny |
Marga-
Saksan kieli |
Kromi | Molyb-
den |
Nikkeli | Wana-
tee-se-itse |
Rikki | Fosfori | |
| ei enempää | |||||||||
| 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 |
Ennen
0.5 |
0,50-
0,80 |
1,50-
1.80 |
0,45-
0,75 |
0,025 | 0,025 |
Sulattaessa teräksiä painolastia varten sallitaan useita poikkeamia tuotemerkille määritellystä kemiallisesta koostumuksesta. [6]
| Brändi
tulla |
Sadonvoimakkuus
ehdollinen, kgf/mm² |
Väliaikainen
vastus tauko, kgf/mm² |
Suhteellinen
venyminen, % |
Suhteellinen
kaventaminen, % |
iskunkestävyys,
lämpötiloissa +20 °С - -40 °С, kgf⋅m/mm² |
Magneettinen läpäisevyys,
lämpötiloissa +20 °С - -40 °С, Gs/E | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| vähintään | normalisoituna
pystyy |
raaka, lämpö
raaka tila | |||||
| MML-1 | 24 | 45 | 19 | 35 | viisitoista | 1,002-1,003 | 1,002-1,003 |
| MML-2 | 35 | viisikymmentä | neljätoista | kolmekymmentä | kymmenen | 1,001-1,003 | 1,002-1,003 |
| MML-3 | viisikymmentä | - | viisitoista | - | kahdeksan | - | - |
MML-terästen lämpökäsittely suoritetaan standardin RD5R.95021-87 mukaisesti.
Ei-magneettisina käytetään myös ruostumattomia austeniittisia teräksiä, kuten valuteräksiä 12Kh18N9TL GOST 977 mukaan ja vastaavia. [4] Tässä tapauksessa puhtaan austeniittisen rakenteen läsnäolo on tärkeää, koska sen valmistustekniikan rikkominen (esimerkiksi palaminen lämpökäsittelyn aikana) voi johtaa merkittävään ferriittifaasipitoisuuteen. Tällainen teräs ei sovellu käytettäväksi ei-magneettisena.
Ei-magneettisia teräksiä AK (tunnetaan myös nimellä "panssariteräkset") käytetään useissa aluksissa vahvempina analogeina teräkselle YuZ. Esimerkiksi Project 667A Navaga -sukellusveneiden kevyt runko on valmistettu SW-teräksestä ja vahva runko matalamagneettisesta teräksestä AK-29, jonka paksuus on 40 mm. Laipiot on valmistettu AK-29 teräksestä, paksuus 12 mm. [9]
Magneettisen läpäisevyyden säätö suoritetaan standardin OST5.9197-74 mukaisesti näytteille, jotka on leikattu tämän sulatteen testitankoista. Testitankojen puuttuessa on sallittua tarkistaa valssatuista tuotteista leikattujen näytteiden magneettinen läpäisevyys, tämän sulatteen valut. [6] Se määritetään ballistisella menetelmällä sylinterimäisistä näytteistä, joiden pituus on 160 mm, halkaisija 5 tai 9 mm ja joiden vahvuus on 0–125 oerstediä. [7]
Lisäksi, kun otetaan huomioon, että vähämagneettisten terästen magneettinen permeabiliteetti on suunnilleen alumiinin tasolla [10] , on olemassa yksinkertainen tapa ohjata työkappaleen tai tuotteen ei-magneettisuutta: riittää, että kiinnität riittävän vahvan magneetti tuotteeseen. Tässä tapauksessa magneetin ei pitäisi vain "tarttua" näytteeseen (mikä on luonnollista), vaan sen vuorovaikutusta näytteen kanssa ei pitäisi tuntea: heikosti havaittavaa magnetoitumista tapahtuu esimerkiksi 12X18H10T-tyyppisissä austeniittisissa teräksissä, jos ne sisältävät ferriittifaasia pienessäkin määrässä - tällaiset teräkset eivät täytä "ei-magneettisuuden" kriteeriä.
Teräksen magneettinen permeabiliteetti kasvaa palamisen ja erityisesti ferromagneettisen asteikon läsnä ollessa valetun osan tai näytteen pinnalla (esimerkiksi valetun näytteen magneettisen permeabiliteetin arvo, jonka pinnalla on asteikko 12 oerstedin kentässä, on n. 1,25–1,5 yksikköä).
Mahdollinen koneistus leikkaamalla ja ruosteen esiintyminen pinnalla ei vaikuta magneettiseen läpäisevyyteen eikä muuta teräksen magneettisia ominaisuuksia. [7]