Проводимо желязо и стомана

В природата желязо е в различни съединения с кислород (FeO, Fд2О3 и т.н.). Изключително трудно е да се изолира химически чистото желязо от тези съединения. По отношение на електрическите и магнитните свойства, химически чистото желязо е близко до желязото, пречистено от примеси по електролитен метод (електролитно желязо). Общото количество примеси в електролитното желязо не надвишава 0,03%.

Основните примеси в желязото са: кислород (O2), азот (N2), въглерод (С), сяра (С), фосфор (P), силиций (Si), манган (Mн) и някои други. Повечето примеси влизат в желязото от руда и гориво.

Силицийът и манганът са специално въведени в желязото като дезоксидатори. Те лесно се комбинират с кислород и образуват оксиди, които в разтопено желязо (стомана) изплуват на повърхността под формата на шлака и се отстраняват. Това подобрява механичните свойства на стоманите, но, оставайки в малко количество в стоманата, те намаляват нейната електрическа проводимост.

Сярата и фосфорът са вредни примеси. Попадайки в желязо и стомана от руда и гориво, те причиняват чупливост на стоманите. Газовете (азот и кислород) също са вредни примеси, тъй като се влошават електрически и магнитни свойства на желязо и стомани.

Примес, който рязко намалява електропроводимостта на желязото, е въглеродът. Сплавите на желязо с въглерод се наричат ​​стомани. Освен въглерод, стоманите съдържат и други елементи, които се въвеждат специално с цел получаване на определени свойства (легиращи елементи).

Техническите качества на желязото са нисковъглеродни стомани, чието съдържание на въглерод варира от 0,01 до 0,1%. В конструкционните стомани въглеродът се съдържа в количество от 0,07 до 0,7%, а в инструменталните и други специални (легирани) стомани — от 0,7 до 1,7%.

Желязо и стомана — най -евтините и достъпни проводими материали с висока механична якост на опън, но използването им е ограничено от следните недостатъци.

Желязото и стоманата имат ниска устойчивост на корозия, тоест лесно се окисляват във въздуха — ръждясват. Освен това те имат повишен съпротивление (p = 0,13 — 0,14 ома x mm2 / m) в сравнение с мед и алуминий. Електрическото съпротивление на желязо и стомана при променлив ток се увеличава значително, тъй като желязото и стоманата са магнитни материали… Следователно токът до голяма степен се измества от средната част на проводника към повърхността му (повърхностен ефект).

За да намалят този ефект и величината на електрическото съпротивление към променлив ток, те се опитват да използват стомани с възможно най -ниска магнитна пропускливост.

За производството на стоманена тел се използва стомана със съдържание на въглерод от 0,10 до 0,15%, която има следните свойства: плътност 7,8 g / cm3, точка на топене 1392 — 1400ОС, максимална якост на опън 55 — 70 kg / mm2, относително удължение 4 — 5%, съпротивление 0,135 — 146 ома hmm2 / m, температурен коефициент на съпротивление α = +0,0057 1 / ° С.

За да се предпазят от атмосферна корозия, стоманените проводници са покрити с тънък слой мед или цинк (0,016 — 0,020 мм).

Стоманена тел и пръти също се използват като сърцевини в биметални проводнициосигурявайки значителни икономии на проводима мед. Биметалните проводници се използват в електрически устройства (ключове за ножове, контактори и др.).

Ориз. 1. Напречно сечение на биметален проводник

Ориз. 2.Напречно сечение на биметална тел от стоманено -алуминиева тел: 1 — алуминиева тел, 2 — стоманена тел

Поцинкована стоманена тел с висока механична якост на опън (130 — 170 кг / мм2) се използва като сърцевини в стоманено -алуминиеви проводници за повишаване на механичната им якост на опън.