452 / 530
Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
452
низкоуглеродистой стали свойств, приближающихся к свойствам некоторых групп
магнитно-мягких материалов, в частности технически чистого железа и электротехнической
стали, сочетающихся с повышенными механическими и технологическими свойствами.
Кроме того, дополнительным резервом улучшения свойств низкоуглеродистой стали, может
послужить последующая термическая обработка, оказывающая влияние на ее структуру и
наиболее важные свойства. Для магнитно-мягких материалов такими свойствами могут
являться электрические, магнитные и тепловые (удельное электрическое сопротивление,
электрическая проводимость, потери на перемагничивания, коэрцитивная сила, коэффициент
теплового расширения и др.). Поэтому целью работы явилось исследование воздействия
предварительной термоциклической ковки и последующего отжига на коэрцитивную силу и
линейное расширение листовой горячекатаной стали 10.
Материал и методика экспериментального исследования
В качестве материала исследования была взята низкоуглеродистая качественная сталь
10сп. Сталь была выплавлена в ОАО «НКМК» (г. Новокузнецк). Химический состав
опытной стали, в % (вес.): C – 0,13; Si – 0,22; Mn – 0,42; P – 0,014; S – 0,018; Cr – 0,05; Ni –
0,04; Cu – 0,20; As – 0,06; Fe – остальное. Сляб из опытной стали подвергали горячей
циклической ковке. Схема ковки – однопроходная протяжка плоскими бойками с кантовкой
заготовки. Деформацию слябов проводили в кузнечно-термическом цехе ОАО ЗСМК (г.
Новокузнецк) на гидравлическом ковочном прессе усилием 20 МН. Технология
предварительной термоциклической ковки описана в работе [11], а ее основные параметры и
режим приведены ниже. Температура нагрева под ковку составляла 1250 °С, время
выдержки сляба в печи перед ковкой – 2 ч Охлаждение поковок проводили на воздухе до
200-300°С. Количество циклов ковки – 10, степень деформации в каждом цикле составляла
6÷8 %. Суммарная степень деформации равнялась 65÷68 % при величине общего
коэффициент уковки ~ 1,90. В дальнейшем заготовки были прокатаны на лист толщиной 3
мм на полунепрерывном прокатном стане 810 по промышленной технологии изготовления
горячекатаного листа из стали 10. Перед прокаткой заготовки нагревали в газовой печи.
Температура нагрева заготовок под прокатку составляла 1120÷1250 °С, время выдержки –
2÷2,5 ч. Температура конца прокатки для листа толщиной 3 мм составляла 800÷860°С. Более
подробно технологический режим изготовления листа из стали 10 приведен в работе [2].
Отжиг образцов, вырезанных из листа, проводили в печах сопротивления типа СНОЛ
2.2,5.2/125-И1. Для исследования микроструктуры стали использовали оптический
микроскоп ЛабоМет – И1. Для определения температурного коэффициента линейного
расширения (ТКЛР) стальных образцов при различных температурах использовали
высокотемпературный дилатометр DIL 402C с цифровой обработкой данных и
погрешностью измерения 0,1·10
-6
К
-1
. Определение коэрцитивной силы проводили на
коэрцитиметре КИФМ-1 с феррозондовым датчиком (ток размагничивания магнитопровода
8·10
-3
А) на листовых образцах прямоугольной формы толщиной 3 мм и размером 90×120
мм. Погрешность измерения составила 4 А/м.
Результаты и обсуждение
Одним из важнейших свойств магнитно-мягких материалов является коэрцитивная
сила, определяющая потери энергии на перемагничивание элементов магнитных цепей. В
первую очередь, это относится к сердечникам магнитопроводов, имеющих сложную
конфигурацию, статоров и роторов высокочастотных машин, дросселей, трансформаторов и