31Н6Х сплав

Сплав 31Н6Х — прецизионный термомагнитный материал тройной системы железо–никель–хром. По структуре представляет собой однофазный аустенит (ГЦК-решётка), стабилизированный никелем и хромом. Относится к классу легированных железоникелевых термомагнитных сплавов — наиболее распространённой группе термомагнитных материалов в современном приборостроении.

Химический состав сплава 31Н6Х

Марка расшифровывается по принятой системе обозначений прецизионных сплавов: 31Н — среднее содержание никеля ~31%, 6Х — хрома ~6%, остальное — железо (основа). Состав по нормативной документации на полуфабрикаты:

Узкие допуски по никелю и хрому — принципиальное технологическое требование: именно соотношение Ni и Cr определяет положение температуры Кюри и крутизну термомагнитной характеристики. Малейшие отклонения от нормы смещают рабочий температурный диапазон и изменяют чувствительность шунта.

Термомагнитные свойства и принцип температурной компенсации

Термомагнитные сплавы — особая группа ферромагнетиков с резко выраженной зависимостью магнитной индукции от температуры вблизи точки Кюри. У этих материалов точка Кюри специально смещена в диапазон рабочих температур (0–200 °С): при нагреве намагниченность снижается практически по линейному закону, при охлаждении — восстанавливается. Процесс полностью обратим и воспроизводим. В зависимости от состава легированные железоникелевые сплавы могут работать в диапазоне от −60 до +170 °С.

За счёт этого свойства 31Н6Х применяют как магнитный шунт. В электроизмерительном приборе шунт устанавливается параллельно постоянному магниту. При нагреве проницаемость шунта снижается — он отводит меньшую долю магнитного потока, автоматически компенсируя суммарный температурный дрейф прибора: ослабление индукции самого магнита, изменение электрического сопротивления измерительной обмотки и изменение жёсткости противодействующих пружин. При охлаждении — наоборот. В результате суммарный поток в рабочем зазоре остаётся стабильным в широком температурном диапазоне.

Сплав обладает малой коэрцитивной силой: быстро намагничивается и размагничивается в слабых полях без значимой остаточной намагниченности. Это исключает паразитную постоянную составляющую, которая искажала бы показания прибора.

Физические свойства сплава 31Н6Х

Хром в составе обеспечивает удовлетворительную коррозионную стойкость по сравнению с бесхромовыми сплавами Fe–Ni. Стабильная аустенитная структура сохраняется в полном технологическом и эксплуатационном диапазоне температур — без фазовых превращений и аллотропических изменений. Материал хорошо обрабатывается давлением: прокатка, ковка, штамповка, резка. Пластичности достаточно для изготовления деталей методами холодной и горячей обработки.

Применение сплава 31Н6Х

Магнитный шунт в электроизмерительных приборах

Основное назначение. Шунт из 31Н6Х вводится в магнитную цепь прибора параллельно постоянному магниту и автоматически компенсирует температурный дрейф показаний. Применяется в счётчиках электроэнергии, переносных и стационарных электроизмерительных приборах, гальванометрах, амперметрах — везде, где допустимая температурная погрешность жёстко нормирована и стабильность магнитного потока в зазоре критична для точности показаний.

Температурные реле

Резкая и воспроизводимая зависимость магнитной проницаемости от температуры позволяет использовать 31Н6Х в чувствительных элементах реле, момент срабатывания которых определяется температурой. При достижении заданной температуры шунт резко теряет проницаемость — перераспределение магнитного потока вызывает срабатывание исполнительного механизма. Обратимость процесса обеспечивает повторяемость срабатывания.

Термическая обработка и формы поставки

Полуфабрикаты поставляются в виде листов, прутков и полос. Конкретный сортамент — толщины, ширины, длины — уточняется при оформлении заказа.

Все детали из 31Н6Х в обязательном порядке подвергаются вакуумному отжигу после механической обработки. Цель — снятие остаточных механических напряжений и формирование требуемого уровня магнитной проницаемости. Без вакуумного отжига термомагнитные характеристики не воспроизводятся от детали к детали и не могут быть гарантированы. Отжиг проводится до финальной сборки в прибор.

Полный перечень прецизионных сплавов, доступных к поставке, — в разделе прецизионные сплавы. Из магнитно-мягких прецизионных материалов для измерительных приборов также поставляется сплав 50НХС.