Сплав 26Х15КМЮ

Сплав 26Х15КМЮ — деформируемый дисперсионно-твердеющий магнитно-твёрдый сплав системы железо–хром–кобальт, легированный молибденом и алюминием. Относится к группе II прецизионных сплавов по ГОСТ 10994-74. Зарубежных стандартных аналогов не имеет. Близкородственная марка 26Х15КМТ содержит титан вместо алюминия в качестве основного микролегирующего элемента и является самостоятельной маркой, а не альтернативным обозначением.

Химический состав сплава 26Х15КМЮ по ГОСТ 10994-74

Сплав построен на основе железа с высоким содержанием хрома и кобальта. Молибден и алюминий введены для управления условиями спинодального распада при термомагнитной обработке: они концентрируются в одной из двух фаз при распаде, увеличивая разницу периодов решёток и тем самым повышая коэрцитивную силу.

Термомагнитная обработка и механизм формирования магнитных свойств

В исходном деформированном состоянии сплав 26Х15КМЮ не проявляет выраженных магнитно-твёрдых свойств. Для получения заданных параметров предельной петли гистерезиса материал обязательно подвергают термомагнитной обработке (ТМО): нагрев до температуры однофазной области, охлаждение в приложенном магнитном поле через температурный интервал спинодального распада, затем ступенчатый отпуск. В результате спинодального распада в ОЦК-матрице выделяются когерентные наночастицы, обогащённые железом и кобальтом, — именно они обеспечивают высокую коэрцитивную силу и прямоугольность петли гистерезиса.

Вид ТМО определяет итоговые магнитные параметры: при одних режимах получают характеристики, оптимальные для ротора гистерезисного двигателя, при других — для постоянного магнита. Незначительные отклонения от заданного режима ведут к существенному разбросу свойств, поэтому воспроизводимость технологии ТМО критична для качества партии.

Параметры предельной петли гистерезиса: нормирование по ГОСТ 10994-74

Для сплавов группы II ключевым нормируемым параметром служат удельные потери на перемагничивание — они характеризуют площадь предельной петли гистерезиса при заданных значениях магнитной индукции и частоты. Для сплава 26Х15КМЮ эти значения регламентированы ГОСТ 10994-74 и определяются по испытаниям конкретной партии в термомагнитно-обработанном состоянии.

В отличие от мягкомагнитных сплавов, где потери стремятся минимизировать, для материала ротора гистерезисного двигателя площадь петли — полезная рабочая характеристика. Гистерезисные потери при скольжении преобразуются в механический момент на валу: чем больше площадь петли, тем выше гистерезисный момент ротора при заданном скольжении.

Механические свойства и обрабатываемость

После термомагнитной обработки сплав 26Х15КМЮ имеет твёрдость около 40–45 HRC и относительное удлинение 1–3%. Сочетание высокой твёрдости с низкой пластичностью — прямое следствие спинодальной микроструктуры. Детали из этого материала не допускают механической правки и чувствительны к трещинообразованию при ударных нагрузках. Обработку резанием выполняют до ТМО — в исходном деформированном состоянии, когда материал ещё сохраняет достаточную пластичность для точения и шлифования.

Применение сплава 26Х15КМЮ

Активная часть ротора гистерезисного электродвигателя

Основное назначение — активная часть (кольцо) ротора синхронных гистерезисных микродвигателей малой мощности. Принцип работы основан на магнитном запаздывании: ротор из магнитно-твёрдого материала не успевает мгновенно перемагничиваться вслед за вращающимся полем статора, вследствие чего между осью намагниченности ротора и осью поля возникает угол рассогласования. Тангенциальные составляющие магнитных сил создают гистерезисный момент, не зависящий от скольжения, — это обеспечивает плавный пуск и равномерное вхождение в синхронизм без специальных пусковых устройств.

Гистерезисные двигатели с ротором из сплава 26Х15КМЮ применяют в прецизионных системах автоматики и приборостроении: гироскопах, датчиках угловой скорости, синхронных приводах записывающих устройств, гировертикалях авиационного оборудования. Малая мощность (единицы–десятки ватт), высокая надёжность, отсутствие трущихся контактов и стабильная частота вращения — отличительные черты таких приводов.

Постоянные магниты для герконов

Второе направление применения — постоянные магниты для герконов (герметизированных магнитоуправляемых контактов). В авиационном приборостроении герконы на основе этого сплава используются в датчиках-сигнализаторах уровня топлива летательных аппаратов: поплавок с постоянным магнитом из 26Х15КМЮ воздействует на геркон, герметично встроенный в бак, замыкая или размыкая сигнальную цепь. Геркон не требует электрического питания, взрывобезопасен и устойчив к вибрациям — качества, критически важные для авиационного применения.

В обоих вариантах применения режим ТМО выбирают под конкретную задачу: для двигателя оптимизируют площадь петли при умеренной коэрцитивной силе, для постоянного магнита — коэрцитивную силу и остаточную индукцию.

Формы поставки

Сплав 26Х15КМЮ — деформируемый материал по ГОСТ 10994-74. Поставляется в виде прутков, полос и труб; кольца, диски и втулки получают механической обработкой этих полуфабрикатов до проведения термомагнитной обработки на предприятии-изготовителе деталей. Финальные магнитные свойства изделия определяются режимом ТМО согласно технической документации на конкретное изделие.

С другими марками прецизионных сплавов для специальных магнитных применений можно ознакомиться в разделе прецизионные сплавы. Близкий по системе легирования и применению сплав 25КФ14Н также используется в изделиях с заданными параметрами петли гистерезиса.