Aceros de bajo magnetismo (no magnéticos) : aceros con una permeabilidad magnética (permeabilidad magnética relativa) de no más de 1.005 Gs / Oe ( Gauss / Oersted ). [una]
Los aceros de bajo magnetismo se utilizan en instrumentación en los casos en que no se pueden utilizar materiales ferromagnéticos, ya que afectan la precisión de las lecturas del instrumento. Como materiales no magnéticos se utilizan aceros y fundiciones con estructura austenítica. Los aceros austeníticos no magnéticos contienen carbono, níquel, cromo, manganeso y, a veces, otros elementos. Este acero, tras un rápido enfriamiento en agua a partir de 600 °C, se vuelve completamente amagnético. Desventajas del acero: baja conductividad térmica, maquinabilidad, alto costo. Los aceros austeníticos de níquel-manganeso N12KhG, 55G9N9, EI269 (4–5,5% Mn, 18,5–21,5 Ni) y otros tienen un costo menor. Tienen propiedades mecánicas más altas y son más estables en condiciones de calentamiento, se deforman bien en estado calentado y después de la normalización o enfriamiento rápido incluso en estado frío. [2]
También, por ejemplo, se utilizó acero de bajo magnetismo grado EI-269 para láminas superpuestas para brújulas , ya que son sensibles a los materiales magnéticos (aceros ordinarios) cerca de ellos. [3]
Los aceros de bajo magnetismo se utilizan para la fabricación de cascos y partes de barcos que tienen mayores requisitos no magnéticos para la protección contra minas magnéticas , torpedos con fusibles magnéticos y otros dispositivos que utilizan este principio, por ejemplo, para dragaminas y submarinos . Para tales barcos, la simple desmagnetización a menudo no es suficiente y se requiere tener un casco y una saturación interna del barco con una permeabilidad magnética mínima. Para los submarinos, además, esto es importante en términos de detección.
Al mismo tiempo, incluso si el casco del barco está hecho de otro material no magnético (por ejemplo, fibra de vidrio como en los dragaminas Project 1252 y Project 12700 o madera), todavía es necesario tener piezas de acero muy cargadas en el casco. Por ejemplo , escobones , morteros de ejes de hélice , bolardos y otras cosas prácticas que no pueden fabricarse con plástico o aleaciones no ferrosas debido a sus propiedades mecánicas insuficientemente altas.
Para estos fines se ha desarrollado una amplia gama de aceros especiales (por ejemplo, algunos aceros EI, AK, YuZ, MML, etc.) utilizados tanto para la fabricación de productos largos como para la fabricación de piezas de forja y fundición.
En Alemania, en la década de 1950, se construyeron tres submarinos del proyecto 201 , cuyos cascos estaban hechos de aceros de bajo magnetismo, pero debido a la mayor tendencia a la corrosión, esta experiencia ya no se repitió.
En ingeniería eléctrica, a veces se requiere que un material sea no magnético y mecánicamente resistente al mismo tiempo. En lugar de metales no ferrosos, se utilizan aceros austeníticos no magnéticos más baratos para este propósito . Los aceros inoxidables austeníticos o los aceros resistentes al desgaste son adecuados como aceros no magnéticos si cumplen los requisitos especificados en términos de propiedades de resistencia. Sin embargo, el acero 110G13L a menudo falla en términos de resistencia y propiedades tecnológicas, y los aceros inoxidables austeníticos son demasiado caros como material para piezas de gran masa (por ejemplo, para anillos de retención no magnéticos en turbogeneradores). En este caso, se utilizan aceros aleados con manganeso, cromo y aluminio con un contenido de carbono relativamente alto y un contenido de níquel limitado.
Anteriormente, los aceros con un alto contenido de níquel se usaban como aceros no magnéticos. En la actualidad se han encontrado composiciones con menor contenido en níquel deficiente o incluso completamente sin níquel, donde el manganeso actúa como formador de austenita. El manganeso como formador de austenita actúa dos veces más débilmente que el níquel, por lo tanto, para obtener una austenita estable, se aumenta el contenido de carbono. Si se abandona por completo el aditivo de níquel, se puede obtener la estructura austenítica y el no magnetismo en acero de la composición : 11–14,5 % Mn , 0,9–1,3 % C. Se trata de un acero Hadfield , con su inherente tendencia a endurecerse fuertemente por deformación y, en consecuencia, a ser mal sometido al trabajo por presión, corte, etc., lo que en este caso es un inconveniente. Con el requisito simultáneo de no magnetismo y alta resistencia a la corrosión, se deben usar aceros inoxidables o metales no ferrosos.
También se han utilizado aceros de ferromanganeso, cuya resistencia se debe a la formación no de martensita no magnética α-, sino ε- . Dichos aceros contienen aproximadamente un 17% de manganeso con aleación adicional con silicio y algunos otros elementos, incluidos los formadores de nitruros. Debido al bajo contenido de carbono con resistencia moderada, tienen alta ductilidad y buena soldabilidad, insensibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión. [cuatro]
(otro nombre es 45G17Yu3)
El acero fue desarrollado en el Instituto Central de Investigación "Prometheus" en conjunto con empresas de la URSS y la Federación Rusa. Se fabrica en forma de chapa en espesores de 2-60 mm y perfiles de varios surtidos. Se utiliza en la construcción naval (por ejemplo, como material de bajo magnetismo para cascos de una sola pieza de varios barcos), en la construcción, la ingeniería eléctrica (transformadores, etc.) y la industria minera (bandejas para el transporte de rocas, etc.). Las ventajas de este acero incluyen: el acero tiene una estructura austenítica estable a temperaturas normales, que se conserva bajo cualquier deformación y endurecimiento por trabajo; El acero está bien soldado con todo tipo de soldadura y puede mecanizarse fácilmente. [5]
Los grados de acero austenítico no magnético soldables MML-1, MML-2 y MML-3 se utilizan para la fabricación de piezas moldeadas para partes de cascos, mecanismos y equipos de barcos de todas las clases, tipos y propósitos, así como para lastre, que deben ser no magnéticos (permeabilidad magnética relativa) μ no más de 1,005 gs/e. [6]
| Grupo
fundición |
Finalidad y condiciones de trabajo
piezas fundidas |
Ejemplos de aplicación |
|---|---|---|
| yo | Piezas fundidas para piezas cuyas dimensiones están determinadas únicamente por consideraciones tecnológicas y de diseño | Lastre , llaves, pasacabos de amarre lateral, etc. |
| II | Fundiciones para piezas diseñadas para resistencia y operación bajo cargas estáticas | Morteros , carcasas de cojinetes , bujes de timón, cubiertas, carcasas, palancas, piñones de molinete , placas de cimentación y tambores de cabrestante . |
| tercero | Piezas fundidas para piezas críticas, calculadas para resistencia y sujetas a golpes y cargas alternas durante la operación | Soportes de eje de hélice , vástagos , cazoletas de soportes extremos e intermedios, codaste de timón , carenados, anclas , fundas de flaps, juntas de bocinas, morteros, etc. |
No se permite el uso de aceros MML para piezas de fundición que trabajen a fricción o que requieran un endurecimiento superficial por nitruración, así como accesorios y piezas similares. [6]
| Marca
convertirse en |
Contenido de elementos, % | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Carbón-
género |
Crema-
Nueva York |
marga-
Alemán |
Cromo | molibdeno-
guarida |
Níquel | Wana-
bricolaje |
Azufre | Fósforo | |
| no más | |||||||||
| 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 |
Antes
0.5 |
0.50-
0.80 |
1.50-
1.80 |
0.45-
0.75 |
0.025 | 0.025 |
Al fundir aceros para lastre, se permiten varias desviaciones de la composición química especificada para la marca. [6]
| Marca
convertirse en |
Límite elástico
condicional, kgf/mm² |
Temporario
resistencia descanso, kgf/mm² |
Pariente
alargamiento, % |
Pariente
estrechamiento, % |
fuerza de impacto,
a temperaturas de +20 °С a -40 °С, kgf⋅m/mm² |
Permeabilidad magnética,
a temperaturas de +20 °С a -40 °С, G/E | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| al menos | en normalizado
poder |
crudo, térmico
estado crudo | |||||
| MML-1 | 24 | 45 | 19 | 35 | quince | 1.002-1.003 | 1.002-1.003 |
| MML-2 | 35 | cincuenta | catorce | treinta | diez | 1.001-1.003 | 1.002-1.003 |
| MML-3 | cincuenta | - | quince | - | ocho | - | - |
El tratamiento térmico de los aceros MML se realiza según RD5R.95021-87.
Los aceros inoxidables austeníticos, como el acero para fundición 12Kh18N9TL según GOST 977 y similares, también se utilizan como no magnéticos. [4] En este caso, la presencia de una estructura austenítica pura es importante, ya que una violación de su tecnología de producción (por ejemplo, quemado durante el tratamiento térmico) puede conducir a un contenido significativo de la fase de ferrita. Dicho acero no es adecuado para su uso como no magnético.
Los aceros no magnéticos AK (también conocidos como "aceros blindados") se utilizan en varios barcos como un análogo de mayor resistencia del acero YuZ. Por ejemplo, el casco ligero de los submarinos Proyecto 667A Navaga está hecho de acero SW, y el casco fuerte está hecho de acero de bajo magnetismo AK-29 de 40 mm de espesor. Las mamparas están fabricadas en acero AK-29 de 12 mm de espesor. [9]
El control de permeabilidad magnética se lleva a cabo de acuerdo con OST5.9197-74 en muestras cortadas de barras de prueba de esta masa fundida. En ausencia de barras de prueba, se permite verificar la permeabilidad magnética en muestras cortadas de productos laminados, piezas fundidas de esta masa fundida. [6] Se determina por el método balístico sobre muestras cilíndricas de 160 mm de largo, 5 o 9 mm de diámetro en campos de fuerza de 0 a 125 oersteds. [7]
Además, dado que la permeabilidad magnética de los aceros de bajo magnetismo está aproximadamente al nivel del aluminio [10] , existe una forma sencilla de controlar expresamente la falta de magnetismo de una pieza o producto: basta con colocar una imán al producto. En este caso, el imán no solo no debe "pegarse" a la muestra (que es natural), sino que tampoco debe sentirse su interacción con la muestra: se produce una magnetización débilmente perceptible, por ejemplo, en aceros austeníticos del tipo 12X18H10T, si contienen una fase de ferrita incluso en una pequeña cantidad, tales aceros no cumplen el criterio de "no magnetismo".
La permeabilidad magnética del acero aumenta en presencia de quemaduras y especialmente de incrustaciones ferromagnéticas en la superficie de una pieza o muestra fundida (por ejemplo, el valor de la permeabilidad magnética para una muestra fundida con incrustaciones en la superficie en un campo de 12 oersteds oscila entre 1,25 a 1,5 unidades).
Cualquier posible mecanizado por corte y la presencia de óxido en la superficie no afecta la permeabilidad magnética y no cambia las propiedades magnéticas del acero. [7]