Lavmagnetisk (ikke-magnetisk) stål - stål med en magnetisk permeabilitet (relativ magnetisk permeabilitet) på højst 1.005 Gs/Oe ( Gauss / Oersted ). [en]
Lavmagnetiske stål anvendes i instrumentering i tilfælde, hvor ferromagnetiske materialer ikke kan anvendes, da de påvirker nøjagtigheden af instrumentaflæsninger. Som ikke-magnetiske materialer anvendes stål og støbejern med austenitisk struktur. Austenitiske ikke-magnetiske stål indeholder kulstof, nikkel, krom, mangan og nogle gange andre grundstoffer. Dette stål bliver efter hurtig afkøling i vand fra 600 ° C fuldstændig umagnetisk. Ulemper ved stål: lav termisk ledningsevne, bearbejdelighed, høje omkostninger. Austenitiske nikkel-manganstål N12KhG, 55G9N9, EI269 (4-5,5% Mn, 18,5-21,5 Ni) og andre har en lavere pris. De har højere mekaniske egenskaber og er mere stabile under opvarmningsforhold, de er godt deformeret i opvarmet tilstand og efter normalisering eller bratkøling selv i kold tilstand. [2]
Også, for eksempel, blev lavmagnetisk stålkvalitet EI-269 brugt til overlejringsplader til kompasser , da de er følsomme over for magnetiske materialer (almindelige stål) i nærheden af dem. [3]
Lavmagnetisk stål bruges til fremstilling af skrog og dele af skibe, der har øgede ikke-magnetiske krav til beskyttelse mod magnetiske miner , torpedoer med magnetsikringer og andre enheder, der bruger dette princip - for eksempel til minestrygere og ubåde . For sådanne skibe er simpel afmagnetisering ofte ikke nok, og det er påkrævet at have et skrog og indre mætning af skibet med en minimum magnetisk permeabilitet. For ubåde er dette desuden vigtigt i forhold til detektion.
Samtidig er der, selvom skibets skrog er lavet af et andet ikke-magnetisk materiale (f.eks. glasfiber som på Projekt 1252 og Projekt 12700 minestrygere eller træ), stadig behov for at have tungt belastede ståldele på skroget. For eksempel trosser , mørtler af propelaksler , pullerter og andre praktiske ting , der ikke kan fremstilles af plast eller ikke-jernholdige legeringer på grund af deres utilstrækkeligt høje mekaniske egenskaber.
Til disse formål er der udviklet en bred vifte af specialstål (for eksempel nogle stål EI, AK, YuZ, MML osv.), der anvendes både til fremstilling af lange produkter og til fremstilling af smede- og støbegods.
I Tyskland blev der i 1950'erne bygget tre ubåde af projekt 201 , hvis skrog var lavet af lavmagnetisk stål, men på grund af den øgede tendens til korrosion blev denne oplevelse ikke længere gentaget.
I elektroteknik kræves det nogle gange, at et materiale er ikke-magnetisk og mekanisk stærkt på samme tid. I stedet for ikke-jernholdige metaller anvendes billigere ikke-magnetiske austenitiske stål til dette formål . Austenitiske rustfrie stål eller slidbestandige stål er velegnede som ikke-magnetiske stål, hvis de opfylder de specificerede krav med hensyn til styrkeegenskaber. 110G13L stål svigter dog ofte med hensyn til styrke og teknologiske egenskaber, og austenitiske rustfrie stål er for dyre som materiale til store massedele (for eksempel til ikke-magnetiske holderinge i turbogeneratorer). I dette tilfælde anvendes stål legeret med mangan, krom og aluminium med et relativt højt kulstofindhold og et begrænset nikkelindhold.
Tidligere blev stål med et højt nikkelindhold brugt som ikke-magnetiske stål. På nuværende tidspunkt er der fundet sammensætninger med et lavere indhold af mangelfuldt nikkel eller endda helt uden nikkel, hvor mangan virker austenitdanner. Mangan som austenitdanner virker dobbelt så svagt som nikkel, derfor øges kulstofindholdet for at opnå stabil austenit. Hvis nikkeladditivet er helt forladt, kan den austenitiske struktur og ikke-magnetisme opnås i stål med sammensætningen : 11-14,5% Mn , 0,9-1,3% C. Dette er et Hadfield-stål , med dets iboende tendens til at hærde kraftigt under deformation og følgelig være dårligt udsat for bearbejdning ved tryk, skæring osv., hvilket i dette tilfælde er en ulempe. Med det samtidige krav om ikke-magnetisme og høj korrosionsbestandighed bør der anvendes rustfrit stål eller ikke-jernholdige metaller.
Der er også brugt ferromanganstål, hvis styrke skyldes dannelsen af ikke α-, men ε- ikke-magnetisk martensit . Sådanne stål indeholder ca. 17% mangan med yderligere legering med silicium og nogle andre elementer, herunder nitriddannende. På grund af det lave kulstofindhold med moderat styrke har de høj duktilitet og god svejsbarhed, ufølsomhed over for spændingskorrosionsrevner. [fire]
(et andet navn er 45G17Yu3)
Stålet blev udviklet på det centrale forskningsinstitut "Prometheus" sammen med virksomheder i USSR og Den Russiske Føderation. Den er lavet i form af metalplader i tykkelser på 2-60 mm og profiler af forskellige sortimenter. Det bruges i skibsbygning (for eksempel som et lavmagnetisk materiale til skrog i ét stykke af forskellige skibe), i byggeri, elektroteknik (transformatorer osv.) og mineindustrien (bakker til transport af sten osv.). Fordelene ved dette stål omfatter: Stålet har en stabil austenitisk struktur ved normale temperaturer, som er bevaret under eventuelle deformationer og arbejdshærdning; stål er godt svejset ved alle typer svejsning og kan nemt bearbejdes. [5]
Svejsbare ikke-magnetiske austenitiske stålkvaliteter MML-1, MML-2 og MML-3 anvendes til fremstilling af formstøbte støbegods til dele af skrog, mekanismer og udstyr til skibe af alle klasser, typer og formål, samt ballast, som skal være ikke-magnetisk (relativ magnetisk permeabilitet) μ ikke mere end 1,005 gs/e. [6]
| Gruppe
afstøbninger |
Formål og arbejdsforhold
støbte dele |
Anvendelseseksempler |
|---|---|---|
| jeg | Støbegods til dele, hvis dimensioner kun bestemmes af design og teknologiske overvejelser | Ballast , nøgler, sidefortøjningsbøjle osv. |
| II | Støbegods til dele designet til styrke og arbejde under statiske belastninger | Mørtler , lagerhuse, rornav , dæksler, huse, håndtag, ankerhjul , fundamentplader og kapstantromler . |
| III | Støbegods til kritiske dele, beregnet for styrke og udsat for stød og vekslende belastninger under drift | Propelakselbeslag , stilke , skåle til ende- og mellembeslag, rorstævnpinde , kåber , ankre , klaphuse, stævnrørstætninger, mørtler mv. |
Det er ikke tilladt at anvende MML-stål til støbte dele, der arbejder på friktion eller kræver overfladehærdning ved nitrering, samt beslag og lignende dele. [6]
| mærke
blive |
Indhold af elementer, % | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kul-
slægt |
Fløde-
ny |
Marga-
tysk |
Chrom | Molyb-
hule |
Nikkel | Wana-
gør det selv |
Svovl | Fosfor | |
| ikke mere | |||||||||
| 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 |
Før
0,5 |
0,50-
0,80 |
1,50-
1,80 |
0,45-
0,75 |
0,025 | 0,025 |
Ved smeltning af stål til ballast tillades en række afvigelser fra den kemiske sammensætning specificeret for mærket. [6]
| mærke
blive |
Udbyttestyrke
betinget, kgf/mm² |
Midlertidig
modstand pause, kgf/mm² |
I forhold
forlængelse, % |
I forhold
indsnævring, % |
slagstyrke,
ved temperaturer fra +20 °С til -40 °С, kgf⋅m/mm² |
Magnetisk permeabilitet,
ved temperaturer fra +20 °С til -40 °С, Gs/E | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| i det mindste | i normaliseret
i stand |
rå, termisk
rå tilstand | |||||
| MML-1 | 24 | 45 | 19 | 35 | femten | 1.002-1.003 | 1.002-1.003 |
| MML-2 | 35 | halvtreds | fjorten | tredive | ti | 1.001-1.003 | 1.002-1.003 |
| MML-3 | halvtreds | - | femten | - | otte | - | - |
Varmebehandling af MML-stål udføres i henhold til RD5R.95021-87.
Rustfrit austenitisk stål, såsom stål til støbegods 12Kh18N9TL i henhold til GOST 977 og lignende, bruges også som ikke-magnetisk. [4] I dette tilfælde er tilstedeværelsen af en ren austenitisk struktur vigtig, da en krænkelse af dens produktionsteknologi (for eksempel udbrændthed under varmebehandling) kan føre til et betydeligt indhold af ferritfasen. Sådant stål er uegnet til brug som ikke-magnetisk.
Ikke-magnetiske stål AK (også kendt som "panserstål") bruges på forskellige skibe som en højere styrke analog af stål YuZ. Eksempelvis er det lette skrog på Project 667A Navaga ubåde lavet af SW stål, og det stærke skrog er lavet af lavmagnetisk stål AK-29 40 mm tykt. Skotter er lavet af AK-29 stål 12 mm tykt. [9]
Magnetisk permeabilitetskontrol udføres i henhold til OST5.9197-74 på prøver skåret fra teststænger af denne smelte. I mangel af teststænger er det tilladt at kontrollere den magnetiske permeabilitet på prøver skåret fra valsede produkter, støbegods af denne smelte. [6] Det bestemmes ved den ballistiske metode på cylindriske prøver 160 mm lange, 5 eller 9 mm i diameter i styrkefelter fra 0 til 125 oersteds. [7]
I betragtning af at den magnetiske permeabilitet af lavmagnetiske stål er omtrent på niveau med aluminium [10] , er der desuden en enkel måde at udtrykkeligt kontrollere ikke-magneticiteten af et emne eller produkt: det er nok at fastgøre en tilstrækkelig stærk magnet til produktet. I dette tilfælde bør magneten ikke kun "klæbe" til prøven (hvilket er naturligt), men selv dens interaktion med prøven bør ikke mærkes: svagt mærkbar magnetisering forekommer, for eksempel i austenitiske stål af typen 12X18H10T, hvis de indeholder en ferritfase selv i en lille mængde - opfylder sådanne stål ikke kriteriet om "ikke-magneticitet".
Stålets magnetiske permeabilitet øges ved tilstedeværelse af forbrænding og især ferromagnetisk skala på overfladen af en støbt del eller prøve (f.eks. varierer værdien af magnetisk permeabilitet for en støbt prøve med skala på overfladen i et felt på 12 oersteds fra 1,25 til 1,5 enheder).
Enhver mulig bearbejdning ved skæring og tilstedeværelsen af rust på overfladen påvirker ikke den magnetiske permeabilitet og ændrer ikke stålets magnetiske egenskaber. [7]