Сплав 27КХ

Общие сведения о сплаве 27КХ

Сплав 27КХ — прецизионный магнитно-мягкий сплав системы Fe–Co–Cr, относящийся к I группе прецизионных сплавов по ГОСТ 10994-74 (сплавы с высокой магнитной проницаемостью). Число «27» в маркировке обозначает среднее содержание кобальта (~27 %), буква «К» — кобальт, «Х» — хром.

Технические условия на поставку ленты, листов, прутков и проволоки из сплава 27КХ устанавливает ГОСТ 10160-75 «Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия». Сплав входит в подгруппу материалов с высокой магнитной индукцией технического насыщения наряду с марками 49КФ, 49К2ФА, 49К2Ф.

Ключевые особенности 27КХ — сочетание высокой индукции в средних и сильных магнитных полях (до 2,4 Тл), высокой точки Кюри и повышенных механических свойств по сравнению с большинством других магнитно-мягких прецизионных сплавов.

Химический состав сплава 27КХ по ГОСТ 10994-74

Химический состав сплава 27КХ регламентируется ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки». Основу составляет железо; главным легирующим элементом является кобальт.

Согласно ГОСТ 10994-74 (п. 2.2) химический состав сплавов I группы является факультативным: если магнитные свойства готового проката соответствуют требованиям ГОСТ 10160-75, допускаются незначительные отклонения состава. Содержание примесей (S, P, Ni, Si) контролируется изготовителем периодически, не реже одного раза в год.

Роль легирующих элементов

Кобальт (~27 %) обеспечивает высокую индукцию магнитного насыщения — в двойных сплавах Fe–Co максимальная намагниченность насыщения достигается при содержании кобальта около 35 %, и уже при 27 % индукция значительно выше, чем у чистого железа. Хром (0,3–0,6 %) повышает удельное электросопротивление, снижая потери на вихревые токи при работе на переменных частотах, а также несколько улучшает обрабатываемость сплава. Марганец (0,2–0,4 %) выступает раскислителем и связывает серу, предотвращая красноломкость.

Физические свойства сплава 27КХ

Физические свойства приводятся для температуры 20 °C согласно приложению 2 ГОСТ 10160-75.

Высокая точка Кюри (940 °C) — одна из ключевых характеристик 27КХ: сплав сохраняет ферромагнитные свойства при значительном нагреве, что позволяет применять его в магнитопроводах, работающих при повышенных температурах. Для сравнения: у электротехнической стали точка Кюри составляет около 746 °C, у пермаллоев (сплавы 50Н, 79НМ) — 450–500 °C.

Механические свойства сплава 27КХ

Механические свойства определяются состоянием поставки: после отжига (мягкое состояние) или в нагартованном (деформированном) состоянии. Данные приведены для температуры 20 °C в соответствии с приложением 2 ГОСТ 10160-75.

Повышенная прочность 27КХ по сравнению с пермаллоями и электротехническими сталями позволяет использовать его в роторах и статорах, испытывающих значительные центробежные и вибрационные нагрузки. В нагартованном состоянии σ_в достигает 1080 МПа, однако для достижения оптимальных магнитных свойств необходим отжиг, после которого прочность снижается до 590 МПа при сохранении хорошей пластичности (δ₅ = 20 %).

Магнитные свойства сплава 27КХ

Магнитные параметры нормируются ГОСТ 10160-75 и определяются после отжига на магнитные свойства.

Индукция технического насыщения 27КХ составляет до 2,4 Тл в сильных полях. Это заметно выше, чем у электротехнических кремнистых сталей (около 2,0 Тл), хотя ниже, чем у пермендюров 49КФ и 49К2ФА (до 2,4 Тл при ~49 % Co). Преимущество 27КХ — существенно меньшее содержание дорогостоящего кобальта при близких показателях индукции в средних магнитных полях.

Сплав 27КХ не рекомендуется подвергать предварительной термической обработке перед финальным отжигом на магнитные свойства (п. 8 ГОСТ 10160-75). Термообработка I класса проводится в вакууме (остаточное давление не выше 10⁻³ мм рт. ст.) при температуре 850 ± 10 °C, выдержка 3 ч, охлаждение до 400 °C со скоростью не более 100 °C/ч, далее произвольно под вакуумом до температуры ниже 150 °C.

Формы поставки проката из сплава 27КХ

Прокат из сплава 27КХ выпускается по ГОСТ 10160-75 в следующих видах:

Размеры и предельные отклонения ленты должны соответствовать ГОСТ 4986-79, прутков — ГОСТ 2590-88 (круглые горячекатаные) и ГОСТ 1133-71 (кованые). Предельные отклонения по толщине холоднокатаного листа — по ГОСТ 19904-90.

Лента поставляется в рулонах (бухтах), прутки — мерной или немерной длины. При заказе указывается класс магнитных свойств и способ выплавки (с добавлением «-ВИ» для вакуумно-индукционной выплавки).

Применение сплава 27КХ

Основная область применения 27КХ — магнитопроводы электрических машин, работающих при обычных и повышенных температурах в условиях механических нагрузок:

Сплав 27КХ выбирают в тех случаях, когда от материала магнитопровода требуется одновременно высокая индукция, работоспособность при повышенных температурах и механическая прочность. По сравнению с пермендюрами (49КФ, 49К2ФА) марка 27КХ содержит примерно вдвое меньше кобальта, что снижает стоимость при близких рабочих характеристиках в средних магнитных полях.

Нормативные документы

Основные стандарты, регламентирующие свойства и сортамент сплава 27КХ: