Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Железо - магнит

<< Предыдущая страница << || Оглавление || >> Читать дальше >>

Одно из удивительных свойств железа - это способность притягиваться магнитом и самому быть магнитом. Не известно точное время и место первого знакомства человека с магнетизмом. Наверное, магнетизм впервые был обнаружен в виде естественной намагниченности железных руд. Наиболее древнее практическое применение магнетизма известно в Китае: оно было связано с изобретением компаса.

Явление магнетизма с давних пор вызывает интерес. Многие мыслители древности изучали таинственные свойства магнитного камня. Уже тогда пытались найти ему практическое применение.

Древние врачи рекомендовали магнит не только для наружного, но и для внутреннего употребления. Египтяне, например, смотрели на магнит, как на средство, при помощи которого можно достичь бессмертия.

Авиценна лечил им ипохондриков. Парацельс приготовлял из него магнитную «ванну», а Агрикола - «соль», «масло» и «эссенцию».

А вот один из рецептов Парацельса по «лечению» магнитом. «Берется магнит, выкрашенный охрой, и зарывается в землю; на нее насыпаются семена, однородные с той болезнью, какая у больного. Для ускорения же роста надо поливать их той водой, которой больной умывается. Как только семена эти вырастут, больной выздоравливает».

Даже в XIX в., когда уже были получены некоторые достоверные сведения о магнетизме, в прессе можно было прочитать такие сообщения (1832 г.): «Во время свирепствования в Вене болезни холеры один доктор заметил, что магнит, подымавший железную гирю весом в 14 фунтов, вдруг потерял свою силу, и гиря упала. Это заставило его лечить своих больных магнитною силой, и сказывают, что он производил лечение с совершенным успехом».

В 1835 г. «Журнал мануфактур и торговли», сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски для ношения на шее от зубной, головной боли и т. п. «Этот способ лечения ныне в моде, - сообщалось в журнале, - и по отзывам врачей, заслуживающих вероятия, помогает весьма многим».

Между тем продолжалось и научное изучение магнетизма. В 1755 г. еще швейцарский ювелир Дитрих впервые изготовил подковообразный магнит. В 1823 г. В.Стерджен сделал первый электромагнит. Он состоял из одного слоя голого медного провода, навитого на лакированный железный сердечник. В 1827 г. американец Дж.Генри усовершенствовал электромагнит, навив на железный сердечник провод в несколько слоев вместо одного. Генри изолировал сами провода вместо того, чтобы лакировать сердечник. Навивая на каркас все больше слоев проволоки, Генри делал все более мощные электромагниты. В 1831 г. он изготовил электромагнит, который мог поднимать 300 кг.

Но широкое практическое применение электромагниты нашли в XX в. Размеры их, вернее, притягательная сила, постоянно увеличивалась. Так, в 1934 г. журнал «Наука и техника» сообщал: «Величайший в мире магнит построен в Ленинграде для Государственного радиевого института - часть установки для получения ускоренных протонов. Электромагнит этот, специальная сталь которого была выработана на заводе «Большевик» при консультации инженера А.Г.Бойко, был обработан в турбоцехе завода «Электросила». Вес его 30 т, диаметр его полюсных наконечников 1 м. Количество меди в обмотках 2 т. Сила магнитного притяжения - до 120 т.

А сейчас самый большой магнит весом 36000 т и диаметром 61 м используется в синхрофазотроне Объединенного института по ядерным исследованиям в Дубне. Только вес меди его катушек 600 т!

Явление магнетизма широко используется в современной технике, в первую очередь в электротехнике, радиотехнике, приборостроении, электронных счетно-решающих устройствах, автоматике и телемеханике, где из ферромагнитных материалов изготовляют магнитоприводы генераторов, моторов, трансформаторов, реле, магнитных усилителей, элементов магнитной записи.

Современная металлургия производит самые различные магнитные материалы - многие ферромагнитные сплавы, отличающиеся особыми магнитными свойствами, благодаря которым они находят применение в технике. Все магнитные материалы разделяются на два класса: магнитно-мягкие и магнитнотвердые материалы. Сплавы этих классов содержат железо.

К магнитномягким относятся ферромагнитные материалы, которые намагничиваются и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях. К ним относятся армко-железо, электротехнические стали, сплавы пермаллой (45, 68 и 78,5 % никеля, остальное железо), алсифер (5 % алюминия, 10 % кремния и остальное железо), пермендюр (кобальт и железо), ферриты и др.

К магнитнотвердым материалам относятся ферромагнитные материалы, в которых процессы технического намагничивания и перемагничивания возможны лишь в сравнительно сильных магнитных полях. К этим материалам, используемым для изготовления постоянных магнитов, относятся магнитные стали (углеродистые, вольфрамовые, хромовые, кобальтовые), тонкие порошки ферромагнетиков (железо, железо — кобальт и др.), высококоэрцитивные сплавы: ални (24 % никеля, 13 % алюминия, 4 % меди, остальное железо), викалой (52 % кобальта, 12 % ванадия, остальное железо), кунифе (60 % меди, 20 % никеля, остальное железо), ферроплатина (78 % платины, 22 % железа) и др.

В металлургии разработаны различные методы изготовления магнитных материалов - подбор химического состава, режимов термообработки и специальные физико-химические методы очистки (отжиг в вакууме, в атмосфере водорода и т. п.).

Но в технике иногда требуются немагнитные металлы. В 1924 г. в Англии был запатентован немагнитный чугун, который совершенно не притягивался магнитом. В США его производили под названием «Номаг», и он явился ценным электротехническим материалом. Сплав имел высокое содержание никеля и марганца. Из-за высокого содержания никеля (10 - 12%) новый чугун был очень дорог. Наша страна в то время получала никель из-за границы, и советские металлурги усиленно искали другой состав немагнитного чугуна.

В 1930 г. инженер И.А.Одинг (завод «Электросила») запатентовал немагнитный чугун с пониженным содержанием никеля и марганца (до 4 % никеля и до 3 % марганца). Но из-за снижения содержания марганца для получения немагнитных изделий приходилось подвергать их закалке при температуре более 1000° С в воде. Это усложнение технологии мешало распространению нового чугуна.

Вскоре инженеры В.С.Меськин и Б.Е.Сомин в результате своих исследований в Ленинградском институте металлов нашли наилучший состав немагнитного чугуна без никеля. Чугун получали простым и дешевым способом.

В 20-х годах была получена и немагнитная сталь. Всякое железо в раскаленном состоянии при температуре более 906° С перестает быть магнитным. Это связано с переходом железа в гамма-состояние. Присутствие углерода ускоряет переход железа в гамма-состояние, и при содержании в железе около 1 % углерода получается сталь, которая теряет свои магнитные свойства уже при 700° С. Если же добавить в сплав еще и третий элемент, способный составить твердый раствор с гамма-железом, то строение гамма-железа сохранится и при комнатной температуре. Таким элементом является, например, марганец; с добавкой его и можно получить немагнитную сталь.

<< Предыдущая страница << || Оглавление || >> Читать дальше >>

Использована публикация:
Мезенин Н.А. Занимательно о железе. М. "Металлургия", 1972. 200 с.
стр. 20 - 23.

Источник рисунка: http://www.gd-market.ru/index.php?categoryID=101.

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)