Технически чистое железо ARMCO Pure Iron: характеристики, преимущества и применение

  1. Железо ARMCO: описание
  2. Разновидности ARMCO-железа
  3. ARMCO Pure Iron: характеристики, химически состав и механические свойства, применение
  4. ARMCO Telar 57: характеристики, химически состав и механические свойства, обработка, применение
  5. Форма поставки стали ARMCO

Железо ARMCO: описание

ARMCO Pure Iron – электротехническая углеродистая сталь, разработанная в 1909 году американской сталелитейной компанией, носившей идентичное название ARMCO (American Rolling Mill Corporation). Сегодня это ведущий производитель плоского проката, в 2000 году взявший название дочерней компании AK Steel. ARMCO Pure Iron представляет собой мягкий плавкий материал, содержание железа (Fe) в котором составляет до 99,92%, а суммарная доля остальных элементов – до 0,08-0,1%. Большая доля феррума позволяет считать сплав технически чистым железом, незначительно загрязненным примесями.

Коррозионностойкое ARMCO-железо с низким содержанием углерода (до 0,02%) было разработано в ходе экспериментов по изучению процесса плавления в мартеновской печи чугуна с железной рудой и добавлением стальной руды. Современные технологии позволяют выплавлять его как в мартеновских, так и электрических плавильных печах, удлинняя процесс выгорания примесей.

В 1957 году для удовлетворения особых требований развивающейся электротехнической промышленности ARMCO Pure Iron была доработана, и появился нестареющий вариант чистого железа ARMCO Telar 57. Но по сей день технически чистое железо остается уникальным и незаменимым изобретением для металлургии, приборостроения, металлообработки.

Разновидности ARMCO-железа

ARMCO Pure Iron

Материал является самым чистым в истории металлургии сталеплавильным чугуном с превосходными характеристиками, обусловленными высокой степенью чистоты железа:

  • малая коэрцитивная сила и высокие магнитные свойства;
  • хорошая электропроводимость;
  • повышенная стойкость к окислению и коррозии;
  • большая способность к холодному пластическому деформированию;
  • хорошая свариваемость.

Железо АРМКО проходит более тщательную очистку в процессе плавки, поэтому после затвердевания имеет максимально однородный состав, низкое содержание кислорода и полное отделение шлаков.

Для улучшения магнитных свойств Pure Iron в течение 2 - 4 часов подвергается отжигу при 900 °С, после чего его медленно охлаждают при 600 °С. С целью предотвращения окисления процесс термообработки проходит в вакууме или защитной среде. Во время отжига в материале уменьшается внутреннее напряжение, снижается количество дефектов в кристаллической решетке, укрупняется зерно и уменьшается суммарная удельная поверхность зерен. Термическая обработка способствует замедлению механического старения материала и улучшает его обрабатываемость.

Химический состав в % стали ARMCO Pure Iron

Класс стали C Mn P S N Cu Co Sn
Класс 1 0,020 0,20 0,015 0,015 0,007 0,06 ** 0,010
Класс 2 0,010 0,10 0,010 0,008 0,006 0,03 ** 0,010
Класс 3 0,010 0,08 0,010 0,005 0,005 0,03 ** 0,010
Класс 4 0,010 0,06 0,005 0,003 0,005 0,03 0,005 0,005

* – не производится на регулярной основе.

** – значения не определены.

Механические свойства ARMCO Pure Iron

Отсутствие легирующих компонентов и низкое содержание углерода отражается на механических свойствах чистого железа– по основным показателям оно уступает сталям.

Механические свойства после отжига при умеренных температурах (средние значения)

Предел прочности, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, % Относительное сужение, % Твердость по Бринеллю, МПа Твердость по Роквеллу Модуль упругости, ГПа
290 186 38 73 74-83 40-50 207

Механические свойства чистого железа после специального отжига (как при нормализации)

Предел прочности, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, % Твердость по Роквеллу
276 138 40 30-40

Специальный отжиг позволяет достичь высокой проницаемости при низкой и средней индукции и минимальных гистерезисных потерь.

Физические свойства ARMCO Pure Iron

Плотность, г/см3 Температура плавления, °С Удельная теплоемкость, Дж/кг·°С Теплопроводность, Вт/м·K
при 20 °С
Коэффициент температурного расширения, 1/K
при 20-399 °С
7,86 1532 450 73,2 13,7

Электропроводность

Температура, °С 0 100 200 300 400 500 600 700 800
Проводимость, См 9,6 15,0 22,6 31,4 43,1 55,3 69,8 87,0 105,5

Значения изменяются в условиях атмосферных воздействий.

Применение чистого железа ARMCO Pure Iron

Более чем через сто лет после разработки ARMCO Pure Iron остается одним из базовых компонентов в производстве сталей и сплавов: низкоуглеродистых, нержавеющих, кислотостойких, жаропрочных, магнитных сплавов, в качестве шихты для выплавки легированных сталей. Материал используется для производства монетных заготовок, ширм рентгеновских аппаратов, а также для изготовления горячекатаных прутков из низкоуглеродистой стали.

Чистое железо высоко востребовано в электротехническом сегменте, где выполняет функцию электромагнитного элемента при производстве:

  • сердечников, полюсных наконечников, якорей и полюсов машин постоянного тока;
  • экранирующих корпусов аппаратов МРТ и рентгеновского оборудования;
  • составных частей асинхронных двигателей;
  • проводов для обмотки электромагнитов, генераторов, электродвигателей, катушек индуктивности, реле постоянного тока, предохранителей, запоминающих устройств и пр.
  • магнитных систем различных электротехнических изделий.

В металлообработке технически чистое железо применяется для производства посуды и сосудов специального назначения, антикоррозионных шайб для клемм, уплотнительных колец, прокладок и анодов систем охлаждения и для применения в агрессивных средах.

ARMCO Telar 57

ARMCO Telar 57 является нестареющей вариацией ARMCO Pure Iron, разработанной с учетом потребностей электротехнической промышленности. Это высокочистое электромагнитное железо, для которого свойственны:

  • малая коэрцитивная сила;
  • высокий уровень индукции при намагничивании;
  • высокая плотность магнитного потока;
  • устойчивость к размагничиванию.

ARMCO Telar 57 изначально был доступен в двух версиях: Telar 57S для стержней и проволоки и Telar 57N для горячекатаных и холоднокатаных полос. Второй вариант был заменен на марки, аналогичные ARMCO.

Химический состав в % ARMCO Telar 57

Из Pure Iron, взятого за основу, в значительной степени удалены естественные примеси: углерод, кислород, фосфор, азот. Telar 57 содержит четко определенные добавки в виде марганца, алюминия и серы, которые повышают эффективность обезуглероживания, способствуют сохранению магнитных свойств и улучшают обрабатываемость.

Telar 57 C Si Mn P S N Cu Al
Полоса 0,015 следы 0,25 - 0,35 0,02 0,015 0,005 0,07 0,5 - 0,10
Провод 0,020 следы 0,35 - 0,50 0,02 0,015 - 0,030 0,005 0,07 0,5 - 0,10

Механические свойства ARMCO Telar 57*

Условия Предел прочности, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, %
До отжига при комнатной температуре 384 360 19
После отжига 262 74 47

* – указаны средние значения для набора из пяти образцов

Физические свойства ARMCO Telar 57

Плотность, г/см3 Температура плавления, °С Удельная теплоемкость, Дж/кг·°С Теплопроводность, Вт/м·K
при 20 °С
Коэффициент температурного расширения, 1/K
при 20-399 °С
7,86 1532 450 73,2 13,7

Обработка ARMCO Telar 57

Холодная обработка

Мягкость, пластичность и высокий уровень формования чистого железа обеспечивают легкость его вытяжки, прессования, холодной штамповки. В процессе формовки исходная прочность материала на разрыв может увеличиваться вдвое. Однако следует отметить, что деформация и внутренние напряжения, возникающие при холодной механической обработке, снижают магнитные свойства Telar 57, и впоследствии требуется их восстановление. Внутренние напряжения снимаются отжигом.

Токарная обработка

Для резания железа Telar 57 подходят инструменты как из быстрорежущей стали, так и из твердых металлов. При механической резке требуется охлаждение и смазка инструмента и обрабатываемой поверхности (рекомендуется использовать минеральное масло). Чистая сталь имеет свойство размазываться, поэтому обрабатывается глубоким резом при медленной подаче резца.

Фрезерование

Рекомендованный угол наклона зубьев цилиндрической фрезы – 45-52°. Радиальный угол резания должен составлять 30°, при использовании боковых фрез – 10°. Охлаждение и смазывание – как при токарной обработке.

Сверление

Угол заточки сверла для мягких металлов должен быть несколько меньше, чем при обычном сверлении. Подача в тело металла составляет примерно 0,05 - 0,10 мм / об.

Применение ARMCO Telar 57

Высокочистое магнитомягкое железо незаменимо при производстве электромагнитных компонентов с высокой магнитной индукцией при намагничивании: электромагнитов и полюсных наконечников для них, реле, рамок и сердечников, ярма и якорей, радаров, антиблокировочных тормозных систем ABS.

Форма поставки стали ARMCO

Железо ARMCO поставляется в виде полуфабрикатного переплава (блюмы, плиты, слитки) или готового продукта:

  • прутка круглого горячекатаного и холоднотянутого;
  • прутка квадратного горячекатаного;
  • горячекатаных листов;
  • пластин и широких щелевых катушек;
  • вырезанных пластин и круглых заготовок по запросу или чертежу заказчика;
  • прецизионных полос;
  • катанки в бухтах;
  • бесшовных защитных гильз для пирометров.

Купить чистое железо ARMCO Pure Iron и Telar 57 можно в Европейской металлургической компании. Мы осуществляем комплексные поставки металла крупнейших мировых производителей и предоставляем полный пакет сертификатов, подтверждающих соответствие продукции их требованиям.

ЕМК поставляет высокоочищенное железо AK Steel в Россию, Казахстан и Беларусь. Оформить заказ и получить консультацию по продукции можно любым удобным для вас способом:

Также наши менеджеры готовы оперативно ответить на вопросы в активном чате, расположенном в правом нижнем углу сайта.


Другие материалы
Сталь 18B2 - 1.5503
EN 487
Сталь EN-JS1025
Сталь HC260P - 1.0417
Сталь HX220BD+AZ - 1.0919
Сталь L235GA - 1.0458
Сталь S2M31
Сталь Aluchrom I - 1.4767