Vezetőképes vas és acél

A természetben a vas különféle vegyületekben található oxigénnel (FeO, Fd2O3 stb.). Rendkívül nehéz ezekből a vegyületekből a kémiailag tiszta vasat elkülöníteni. A kémiailag tiszta vas elektromos és mágneses tulajdonságait tekintve közel áll az elektrolitikus módszerrel szennyeződésektől megtisztított vashoz (elektrolitikus vas). Az elektrolitikus vasban lévő szennyeződések teljes mennyisége nem haladja meg a 0,03%-ot.

A vas fő szennyeződései: oxigén (O2), nitrogén (N2), szén (C), kén (C), foszfor (P), szilícium (Si), mangán (Mn) és néhány más. A legtöbb szennyeződés ércből és üzemanyagból kerül a vasba.

A szilíciumot és a mangánt kifejezetten deoxidálószerként viszik be a vasba. Könnyen egyesülnek oxigénnel és oxidokat képeznek, amelyek az olvadt vasban (acélban) salak formájában a felszínre úsznak, és eltávolítják. Ez javítja az acélok mechanikai tulajdonságait, de kis mennyiségben az acélban maradva csökkenti az elektromos vezetőképességét.

A kén és a foszfor káros szennyeződések. Az ércből és üzemanyagból vasba és acélba kerülve az acélok ridegségét okozzák.A gázok (nitrogén és oxigén) szintén káros szennyeződések, mivel rontják a vas és az acél elektromos és mágneses tulajdonságait.

A vas elektromos vezetőképességét erősen csökkentő szennyeződés a szén. A vas és szén ötvözeteit acéloknak nevezzük. Az acélok a szénen kívül más elemeket is tartalmaznak, amelyeket kifejezetten bizonyos tulajdonságok elérése érdekében vezetnek be (ötvöző elemek).

A vas műszaki tulajdonságai alacsony széntartalmú acélok, amelyek széntartalma 0,01 és 0,1% között változik. A szerkezeti acélokban a szenet 0,07 és 0,7% közötti mennyiségben, a szerszámokban és más speciális (ötvözött) acélokban pedig 0,7 és 1,7% közötti mennyiségben tartalmazzák.

Vas és acél – a legolcsóbb és leginkább hozzáférhető vezető anyagok, amelyek nagy mechanikai szakítószilárdsággal rendelkeznek, de használatukat korlátozzák a következő hátrányok.

A vas és az acél alacsony korrózióállóságúak, vagyis könnyen oxidálódnak a levegőben - rozsdásodnak. Ezen kívül van egy emelt ellenállás (p = 0,13 - 0,14 ohm x mm2 / m) a rézhez és az alumíniumhoz képest. A vas és az acél váltakozó árammal szembeni elektromos ellenállása nagymértékben megnő, mivel a vas és az acél igen mágneses anyagok… Ezért az áram nagymértékben eltolódik a vezető középső részétől a felület felé (felületi hatás).

Ennek a hatásnak és a váltakozó árammal szembeni elektromos ellenállás nagyságának csökkentésére igyekeznek a lehető legkisebb mágneses permeabilitású acélokat használni.

Acélhuzal gyártásához 0,10-0,15% széntartalmú acélt használnak, amely a következő tulajdonságokkal rendelkezik: sűrűség 7,8 g / cm3, olvadáspont 1392 - 1400 С, maximális szakítószilárdság 55 - 70 kg / mm2, relatív nyúlás 4 — 5%, ellenállás 0,135 — 146 ohm hmm2/m, hőmérsékleti ellenállási együttható α = +0,0057 1 / °C.

A légköri korrózió elleni védelme érdekében az acélhuzalokat vékony réz- vagy cinkréteggel (0,016–0,020 mm) borítják.

Acélhuzalt és rudakat is használnak magként bimetál huzalokjelentős megtakarítást biztosít a vezetőképes rézben. A bimetál vezetőket elektromos berendezésekben használják (kés kulcsai, kontaktorok stb.).

Rizs. 1. Egy bimetál huzal keresztmetszete

Rizs. 2. A bimetál acél-alumínium huzal keresztmetszete: 1 — alumíniumhuzal, 2 — acélhuzal

A nagy mechanikai szakítószilárdságú (130-170 kg/mm2) horganyzott acélhuzalt acél-alumínium huzalok magjaként használják a mechanikai szakítószilárdság növelésére.