فولادهای 03J، 03JA، 04J، 04JA، 06JA، 07J، 08J، 08JA و 08XP طبق استاندارد PN-89/H-84023/02 (PN-H-84023-02:1989) فولادهای مغناطیسی نرم کم کربن (Armko، Armco) هستند که برای عناصر مدار مغناطیسی و سایر محصولاتی که نیاز به محتوای کربن بسیار کم و خواص مغناطیسی مناسب دارند، در نظر گرفته شده‌اند.
مواد موجود در Alfa-Tech – 04J / 04JA / 06J / 08J / Armco
میلگردهای 04J / 04JA / 06J / 08J / آرمکو – نورد گرم، پوست کنده و کشیده شده
میلگردهای تخت 04J / 04JA / 06J / 08J / آرمکو
میلگردهای فورج شده 04J / 04JA / 06J / 08J / آرمکو
فورجینگ 04J / 04JA / 06J / 08J / آرمکو – حلقه‌های مکعبی با فرم آزاد
ورق‌های 04J / 04JA / 06J / 08J / آرمکو – نورد گرم، نورد سرد
تلفن: +48 63 2610519
kontakt@alfa-tech.com.pl
ترکیب شیمیایی فولاد مغناطیسی نرم طبق PN-89/H-84023/02 03J، 03JA، 04J، 04JA، 06JA، 07J، 08J، 08JA، 08XP
| علامت گونه | C (٪) | Mn (٪) | Si (٪) | P (٪) | S (٪) | Cr (٪) | Ni (٪) | Cu (٪) | Al کل (%) | N (٪) | O (٪) | آس (%) | Sn (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 03J | حداکثر 0,03 | حداکثر 0,15 | 0,03 | 0,015 | 0,020 | 0,05 | 0,08 | 0,08 | 0,02-0,07 | 0,012 | 0,030 | 0,03 | 0,01 |
| 03JA | حداکثر 0,03 | حداکثر 0,10 | 0,03 | 0,010 | 0,015 | 0,05 | 0,08 | 0,08 | 0,02-0,07 | 0,012 | 0,030 | 0,03 | 0,01 |
| 04J | حداکثر 0,035 | حداکثر 0,25 | 0,02 | 0,025 | 0,030 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,02-0,07 | 0,012 | 0,030 | - | - |
| 04JA | حداکثر 0,035 | حداکثر 0,20 | 0,02 | 0,020 | 0,025 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,02-0,07 | 0,012 | 0,030 | - | - |
| 06JA | حداکثر 0,06 | حداکثر 0,30 | 0,02 | 0,020 | 0,025 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | حداقل 0,025 | - | - | - | - |
| 07J | حداکثر 0,08 | حداکثر 0,35 | 0,05 | 0,040 | 0,040 | 0,05 | 0,10 | 0,15 | 0,02-0,07 | - | - | - | - |
| 08J | حداکثر 0,08 | 0,20-0,45 | 0,03 | 0,025 | 0,030 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,02-0,07 | 0,010 | 0,030 | - | - |
| 08JA | حداکثر 0,08 | حداکثر 0,20 | 0,05 | 0,020 | 0,025 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,02-0,07 | 0,010 | 0,030 | - | - |
| 08XP | حداکثر 0,08 | 0,20-0,50 | 0,04 | 0,070-0,130 | 0,025 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | - | - | - | - | - |
آهن خالص و فولادهای مغناطیسی نرم
03J، 03JA، 04J، 04JA، 06JA، 07J، 08J، 08JA و 08XP فولادهای مغناطیسی نرم کم کربن هستند که در استاندارد PN-89/H-84023/02 مشخص شده‌اند. مواد این گروه در درجه اول برای کاربردهایی در نظر گرفته شده‌اند که در آنها توانایی آهنربا شدن و از بین بردن آسان آهنربا ضروری است. خواص آنها نه تنها با مقدار کربن بسیار کم، بلکه با خلوص متالورژیکی، مقدار سایر عناصر، ریزساختار، اندازه دانه، حالت تنش و عملیات حرارتی نیز تعیین می‌شود.
این مواد ارتباط نزدیکی با مفهوم آهن خالص فنی دارند . با این حال، این به معنای آهن خالص شیمیایی نیست. در عمل صنعتی، این ماده‌ای با محتوای آهن بسیار بالا است که حاوی مقادیر کمی کربن، منگنز، سیلیکون، فسفر، گوگرد و سایر عناصر مشتق شده از فرآیند متالورژی است.
ویژگی‌های گونه‌های 03J، 03JA، 04J، 04JA، 06JA، 07J، 08J، 08JA و 08XP
گریدهای تحت پوشش PN-89/H-84023/02 متعلق به فولادهای مغناطیسی نرم کم کربن هستند، اما مواد یکسانی نیستند. آنها در درجه اول در محتوای مجاز کربن و سایر عناصر، درجه خلوص و کاربرد مورد نظر متفاوت هستند. خواص محصول نهایی همچنین به شکل، روش پردازش و عملیات حرارتی اعمال شده بستگی دارد.
03J – فولاد مغناطیسی نرم کم کربن
03J یکی از گریدهایی است که کمترین میزان کربن مجاز را در این گروه دارد - حداکثر تقریباً 0,03٪. این میزان کربن کم ، ساختاری با محتوای فریت بالا و خواص مغناطیسی نرم مطلوب ایجاد می‌کند. استاندارد، این گرید را به عنوان ماده‌ای در نظر گرفته است که از جمله برای میله‌های نورد سرد، سیم‌های کشیده شده و تسمه‌ها و همچنین به عنوان ماده اولیه برای تولید فولادهای ذوب شده در خلاء در نظر گرفته شده است.
با توجه به محتوای کربن بسیار پایین، 03J را باید ماده‌ای با ماهیت مشابه آهن خالص از نظر فنی در نظر گرفت. با این حال، این بدان معنا نیست که هر محصول 03J را می‌توان به طور خودکار با آهن تجاری آرمکو شناسایی کرد.
03JA - فولاد با خلوص افزایش یافته
03JA گونه‌ای متعلق به همان گروه از مواد بسیار کم کربن است. حرف A در نامگذاری نشان دهنده افزایش خلوص فولاد نسبت به فسفر و گوگرد است، در حالی که J نشان دهنده فولادی با افزودن آلومینیوم است. کاهش محتوای ناخالصی‌ها به ویژه در موادی که برای کاربردهای مغناطیسی در نظر گرفته شده‌اند، اهمیت دارد.
مانند 03J، گرید 03JA برای تولید شمش، سیم‌های کشیده شده و تسمه‌های نورد سرد و به عنوان ماده اولیه برای تولید فولاد با خلوص بسیار بالا در نظر گرفته شده است.
04J - فولادی نزدیک به آهن خالص آرمکو از نظر فنی
04J یک فولاد مغناطیسی نرم و کم کربن با حداکثر میزان کربن تقریباً 0,04٪ است. در ادبیات فنی لهستان، 04J به عنوان یکی از گریدهای داخلی با ترکیب شیمیایی مشابه آهن آرمکو ذکر شده است . به دلیل محتوای کربن بسیار کم، این ماده می‌تواند شکل‌پذیری بالا و خواص مغناطیسی نرم مطلوبی از خود نشان دهد.
این استاندارد، استفاده از 04J را در میان سایر موارد، به شکل میله، سیم، نوار، تسمه و ورق که برای تولید قطعات مغناطیسی فعال دستگاه‌های الکتریکی، الکتروتکنیکی و الکترونیکی در نظر گرفته شده است، فراهم می‌کند.
04JA - گونه 04J با خلوص افزایش یافته
04JA گریدی نزدیک به 04J است، اما با الزامات افزایش یافته برای خلوص شیمیایی مشخص می‌شود. در مقالات، مانند 04J، به عنوان یک ماده صیقلی با ترکیبی مشابه آهن آرمکو توصیف شده است.
علاوه بر کاربردهای مغناطیسی، در متون فنی به کاربردهای 04JA به دلیل محتوای کربن کم و خلوص بالای این ماده نیز اشاره شده است، از جمله در پاتیل‌های روی مذاب مورد استفاده در گالوانیزه گرم و بوته‌ها و الکترودهایی که در نمک‌های سخت‌کننده مذاب کار می‌کنند.
06JA - فولاد مغناطیسی نرم با خلوص افزایش یافته
06JA گریدی با حداکثر کربن تقریباً 0,06٪ است که با افزودن آلومینیوم و افزایش الزامات خلوص، به استاندارد PN-89/H-84023/02 اضافه شده است.
استاندارد 06JA برای تولید قطعاتی که نیاز به خواص مشخصه فولادهای مغناطیسی نرم و کم کربن دارند، در نظر گرفته شده است. این استاندارد موادی را که به شکل میله، سیم، نوار، نوار و ورق برای قطعات مغناطیسی فعال دستگاه‌های الکتریکی، الکتروتکنیکی و الکترونیکی استفاده می‌شوند، پوشش می‌دهد.
07J - فولاد مغناطیسی نرم برای کاربردهای خودرو
07J یک فولاد مغناطیسی نرم و کم‌کربن است که PN-89/H-84023/02 کاربردهای آن را در صنعت خودرو و سایر صنایع مشخص می‌کند. این استاندارد استفاده از این گرید را به شکل محصولات نیمه‌تمام و نوارهای نورد سرد مشخص می‌کند.
در مقایسه با الزامات استاندارد قبلی، PN-89/H-84023/02 الزامات مربوط به میزان مس برای 07J را سختگیرانه‌تر کرده و حداکثر میزان آن را به 0,15٪ محدود می‌کند. این یکی از نمونه‌های تغییرات اعمال شده هنگام تدوین نسخه جدید استاندارد است.
08J – فولاد کم کربن برای قطعات دستگاه‌های فعال مغناطیسی
08J حداکثر تقریباً 0,08٪ کربن دارد و به گروه فولادهای مغناطیسی نرم کم کربن تعلق دارد که برای تولید اجزای مغناطیسی فعال دستگاه‌های الکتریکی، الکتروتکنیکی و الکترونیکی در نظر گرفته شده‌اند.
در مقایسه با گریدهای 03J و 04J، میزان کربن مجاز بالاتر است، بنابراین گریدهای جداگانه در این خانواده نباید به عنوان جایگزین‌های ساده در نظر گرفته شوند. انتخاب باید الزامات مربوط به ترکیب شیمیایی و خواص مغناطیسی محصول نهایی را در نظر بگیرد.
08JA - گونه‌ای با خلوص بیشتر
08JA حداکثر محتوای کربن مشخصه گروه 08 را با افزودن آلومینیوم و الزامات افزایش خلوص ترکیب می‌کند. کاهش محتوای عناصر نامطلوب برای پایداری ساختاری و خواص ماده پس از پردازش مناسب بسیار مهم است.
این گرید به خانواده‌ای از مواد تعلق دارد که برای کاربردهایی که نیاز به محتوای کربن بسیار کم و خلوص متالورژیکی بالا دارند، در نظر گرفته شده‌اند. با این حال، خواص عملکردی آن همیشه باید در رابطه با شکل و شرایط خاص محصول در نظر گرفته شود.
08XP - فولادی با افزایش محتوای فسفر
08XP از سایر گریدهای این گروه متمایز است. حرف P نشان دهنده افزایش محتوای فسفر است، در حالی که X نشان دهنده درجه اکسیداسیون فولاد، طبق سیستم نامگذاری مورد استفاده در PN-89/H-84023/02 است. گرید 08XP در این نسخه از استاندارد به عنوان یک گرید جدید معرفی شده است.
طبق استاندارد PN-89/H-84023/02، فولاد 08XP از جمله برای نوارهای الکتریکی ایزوتروپیک نورد سرد که برای تولید قطعات فعال مغناطیسی تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شوند، در نظر گرفته شده است. بنابراین، 08XP باید کمی متفاوت از گریدهای مشابه آهن خالص از نظر فنی در نظر گرفته شود.
مقایسه گریدهای فولاد مغناطیسی نرم
| گاتونک | حداکثر C | مشخصه | کاربرد مورد نظر معمول طبق PN-89/H-84023/02 |
|---|---|---|---|
| 03J | ٪۱۰۰ | محتوای کربن بسیار پایین | میله ها، سیم‌ها، نوارها، شارژ فولاد ذوب شده در خلاء |
| 03JA | ٪۱۰۰ | افزایش خلوص، افزودن آلومینیوم | میله‌ها، سیم‌ها، نوارها، خوراک فولاد با خلوص بالا |
| 04J | ٪۱۰۰ | ترکیبی مشابه آهن آرمکو | قطعات فعال مغناطیسی دستگاه‌ها |
| 04JA | ٪۱۰۰ | تنوع با خلوص بیشتر | اجزای مغناطیسی و کاربردهای ویژه |
| 06JA | ٪۱۰۰ | افزایش خلوص، افزودن آلومینیوم | قطعات فعال مغناطیسی دستگاه‌ها |
| 07J | مطابق با الزامات استاندارد | گونه‌ای با نیازهای ترکیبی مشخص و تعریف‌شده | در میان دیگران نوارهای مخصوص صنعت خودرو |
| 08J | ٪۱۰۰ | فولاد نرم مغناطیسی کم کربن | قطعات فعال مغناطیسی دستگاه‌ها |
| 08JA | ٪۱۰۰ | تنوع با خلوص بیشتر | کاربردهایی که نیاز به خلوص بالای مواد دارند |
| 08XP | ٪۱۰۰ | افزایش محتوای فسفر | نوارهای الکتریکی نورد سرد ایزوتروپیک |
آهن خالص شیمیایی، آهن خالص فنی و آهن آرمکو
در متون علمی مواد، چندین نوع آهن با خلوص بالا شناسایی شده است. تفاوت اصلی آنها در روش تولید و میزان افزودنی‌ها و ناخالصی‌ها است. این گروه شامل آهن خالص شیمیایی، آهن الکترولیتی، آهن کربونیل و آهن آرمکو (آهن آرمکو) می‌شود.
آهن آرمکو از نظر فنی آهن خالصی است که با روش‌های متالورژیکی به دست می‌آید. در منابع، میزان کل ناخالصی‌ها و مواد افزودنی تقریباً 0,1٪ گزارش شده است . بنابراین، آرمکو را نباید با آهن خالص شیمیایی اشتباه گرفت، که در آن میزان عناصر خارجی ممکن است چندین برابر کمتر باشد.
| نوع آهن | روش به دست آوردن | میزان تقریبی مواد افزودنی |
|---|---|---|
| آهن خالص شیمیایی | از جمله کاهش اکسیدهای خالص و خالص‌سازی بیشتر | تقریباً ۰.۰۰۷٪ یا کمتر |
| آهن الکترولیتی | الکترولیز | تقریباً ۱۰٪ |
| آهن کربونیل | تجزیه ترکیبات کربونیل آهن | تقریباً ۱–۳٪ |
| آرمکو / آرمکو آیرون | فرآیند متالورژی | تقریباً ۱۰٪ |
مقادیر ارائه شده تقریبی هستند و از داده‌های موجود در مقالات مربوط به روش‌های مختلف تولید آهن به دست آمده‌اند. آنها مقادیر حدی رایج حاصل از یک استاندارد واحد برای مواد را نشان نمی‌دهند.
آهن آرمکو و فولادهای 04J و 04JA
در ادبیات فنی لهستان، گریدهای 04J و 04JA به عنوان فولادهایی با ترکیب شیمیایی مشابه آهن آرمکو توصیف می‌شوند. این یک ارتباط مهم تاریخی و مادی است، اما به طور خودکار به معنای برابری تمام خواص یا قابلیت تعویض مواد در هر کاربردی نیست.
برای آهن آرمکو، ترکیباتی حاوی تقریباً 0,01% کربن، 0,03% منگنز، 0,02% سیلیسیم، 0,001% فسفر و 0,015% گوگرد رایج هستند. منابع دیگر مقادیر کمی متفاوت ارائه می‌دهند که از جمله دلایل آن می‌توان به فناوری‌های تولید متفاوت و خلوص ماده مورد آزمایش اشاره کرد. یکی از ویژگی‌های بارز، محتوای کربن بسیار پایین و مقادیر کل کم سایر عناصر است.
محتوای کربن پایین و خلوص متالورژیکی بالا، خواص مغناطیسی نرم را بهبود می‌بخشد. ناخالصی‌ها، رسوبات، نقص‌های ساختاری و تنش‌ها می‌توانند مانع حرکت دیواره‌های حوزه مغناطیسی شوند، وادارندگی را افزایش دهند و توانایی ماده را برای مغناطیس شدن مجدد آسان مختل کنند.
خواص مکانیکی آهن خالص فنی
از نظر فنی، آهن خالص ماده‌ای نسبتاً نرم و بسیار شکل‌پذیر است. مقادیر معمول در مقالات علمی عبارتند از: استحکام کششی تقریباً 245 مگاپاسکال Rm ، استحکام تسلیم تقریباً 118 مگاپاسکال Rp0,2 ، ازدیاد طول تقریبی 50٪ A10 ، کاهش تقریباً 85٪ Z و سختی تقریباً 80 HB.
| واشچیووشچ | آهن خالص از نظر فنی - مقدار معمول |
|---|---|
| استحکام کششی Rm | تقریباً ۱۱۸ مگاپاسکال |
| استحکام تسلیم متعارف Rp0,2 | تقریباً ۱۱۸ مگاپاسکال |
| پسوند A10 | تقریباً ۱۰٪ |
| باریک شدن Z | تقریباً ۱۰٪ |
| سختی | تقریباً 80 هبلکس |
این مقادیر می‌توانند بسته به خلوص ماده، اندازه دانه، درجه تغییر شکل و عملیات حرارتی بسیار متفاوت باشند. منابع علمی، از جمله موارد دیگر، نشان می‌دهند که افزایش اندازه دانه می‌تواند سختی آهن را کاهش دهد.
خواص مکانیکی آهن آرمکو /Armko
داده‌های موجود در منابع علمی برای آهن آرمکو، بسته به ماده مورد آزمایش و شرایط آن، تغییراتی را نشان می‌دهد. یک منبع، Rm تقریباً 340 مگاپاسکال، Re تقریباً 180 مگاپاسکال، A5 تقریباً 40٪، Z تقریباً 65٪ و مقاومت ضربه تقریباً 160 ژول بر سانتی‌متر مربع را گزارش می‌کند. داده‌های دیگر، Rm تقریباً 262-310 مگاپاسکال ، Re تقریباً 138-172 مگاپاسکال ، A تقریباً 40٪ ، Z تقریباً 50٪ و سختی تقریباً 85 برینل را نشان می‌دهند.
| واشچیووشچ | آهن آرمکو - محدوده داده‌های ادبی |
|---|---|
| Rm | تقریباً ۱۱۰۰–۱۴۰۰ مگاپاسکال |
| Re | تقریباً ۱۱۰۰–۱۴۰۰ مگاپاسکال |
| کشیدگی A / A5 | تقریباً ۱۰٪ |
| باریک شدن Z | تقریباً ۱–۳٪ |
| سختی | تقریباً ۸۵ هبلکس – برای شرایط ماده شرح داده شده در مقالات |
این مقادیر باید به عنوان داده‌های مرجع برای آهن آرمکو در نظر گرفته شوند و نه به عنوان الزامات استاندارد برای گریدهای 03J، 03JA، 04J، 04JA یا سایر فولادها طبق PN-89/H-84023/02.
خواص مغناطیسی و تأثیر عملیات حرارتی
در مورد آهن خالص فنی و فولادهای مغناطیسی نرم کم‌کربن، آنچه اهمیت ویژه‌ای دارد، خواص استحکام نیست، بلکه قدرت میدان اجباری کم، نفوذپذیری مغناطیسی بالا و قابلیت مغناطیس شدن مجدد آسان ماده است . این پارامترها به شدت به ساختار ماده وابسته هستند.
کار سرد باعث سخت شدن و تنش‌های داخلی می‌شود که می‌تواند خواص مغناطیسی نرم را مختل کند. عملیات حرارتی آنیل مناسب می‌تواند تنش‌ها را کاهش دهد، ساختار را تغییر دهد و خواص مغناطیسی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
یک مثال خوب، آهن آرمکو است که در مقالات شرح داده شده است، در اتمسفر هیدروژن در دمای ۱۴۷۵ درجه سانتیگراد آنیل شده است. برای این ماده قبل از عملیات ویژه، حداکثر نفوذپذیری مغناطیسی تقریباً ۷۰۰۰ Gs/Oe گزارش شده است . پس از ۳ ساعت آنیل، این مقدار به تقریباً ۳۰۰۰۰ Gs/Oe افزایش یافت و پس از ۱۸ ساعت، به تقریباً ۲۳۷۰۰۰ Gs/Oe رسید . چنین مقادیر بالایی تحت شرایط عملیات حرارتی خاص به دست آمده‌اند و نباید به عنوان پارامترهای معمول هر محصول آهن آرمکو در نظر گرفته شوند.
دمای کوری آهن
در دمای اتاق، آهن آلفا ساختار مکعبی مرکزپر (BCC) دارد و فرومغناطیس است . بالاتر از دمای کوری تقریباً ۷۷۰ درجه سانتیگراد ، فرومغناطیس خود را از دست می‌دهد و پارامغناطیس می‌شود.
گذار مغناطیسی در دمای کوری را نباید با یک دگرگونی آلوتروپیک آهن اشتباه گرفت. شبکه کریستالی در این محدوده، یک شبکه آهن α باقی می‌ماند. تنها در دمای بالاتر، حدود ۹۱۲ درجه سانتیگراد ، آهن α از نوع BCC به آهن γ از نوع FCC تبدیل می‌شود.
استفاده از آهن آرمکو و فولادهای مغناطیسی نرم
آهن و فولادهای خالص فنی با محتوای کربن بسیار کم، عمدتاً در مواردی که خواص مغناطیسی نرم مطلوب مورد نیاز است، استفاده می‌شوند. در منابع به کاربردهایی مانند هسته‌های آهنربای الکتریکی، قطعات قطب برای ماشین‌های الکتریکی و اجزای مدارهای مغناطیسی رله اشاره شده است.
مواد این گروه همچنین ممکن است کاربردهایی داشته باشند که مستقیماً به مغناطیس مربوط نباشند. در منابع، استفاده از فولاد با ترکیبی مشابه آهن آرمکو به عنوان ماده اولیه برای تولید فولادهای پرآلیاژ با محتوای کربن بسیار کم نشان داده شده است. گرید 04JA همچنین برای استفاده در پاتیل‌های روی مذاب در گالوانیزه گرم و همچنین در بوته‌ها و الکترودها برای استفاده با کوئنچ نمک مذاب گزارش شده است.
آرمکو، 04J و 04JA - آیا آنها معادل هستند؟
آهن Armco/Armko و گریدهای 04J و 04JA متعلق به یک گروه نزدیک به هم از مواد آهنی بسیار کم کربن هستند. در متون فنی لهستانی، 04J و 04JA به عنوان گریدهایی با ترکیب شیمیایی مشابه آهن Armco معرفی شده‌اند.