Sắt thép dẫn điện

Trong tự nhiên, sắt ở nhiều dạng hợp chất với oxi (FeO, Fd2O3, v.v.). Rất khó để tách sắt tinh khiết về mặt hóa học khỏi các hợp chất này. Về tính chất điện và từ, sắt tinh khiết về mặt hóa học gần với sắt được tinh chế khỏi tạp chất bằng phương pháp điện phân (sắt điện phân). Tổng lượng tạp chất trong sắt điện phân không vượt quá 0,03%.

Các tạp chất chính trong sắt là: oxy (O2), nitơ (N2), carbon (C), lưu huỳnh (C), phốt pho (P), silic (Si), mangan (Mn) và một số loại khác. Hầu hết các tạp chất đi vào sắt từ quặng và nhiên liệu.

Silic và mangan được đưa đặc biệt vào sắt dưới dạng chất khử oxy. Chúng dễ dàng kết hợp với oxy và tạo thành các oxit, trong sắt (thép) nóng chảy nổi lên bề mặt dưới dạng xỉ và được loại bỏ. Điều này cải thiện các tính chất cơ học của thép, nhưng, với một lượng nhỏ còn lại trong thép, chúng làm giảm tính dẫn điện của nó.

Lưu huỳnh và phốt pho là những tạp chất có hại. Đi vào sắt và thép từ quặng và nhiên liệu, chúng gây ra hiện tượng giòn thép.Khí (nitơ và oxy) cũng là những tạp chất có hại, vì chúng làm giảm tính chất điện và từ của sắt và thép.

Một tạp chất làm giảm mạnh tính dẫn điện của sắt là cacbon. Hợp kim của sắt với cacbon được gọi là thép. Ngoài carbon, thép còn chứa các nguyên tố khác được đưa vào đặc biệt để đạt được các tính chất nhất định (các nguyên tố hợp kim).

Chất lượng kỹ thuật của sắt là thép carbon thấp, hàm lượng carbon thay đổi từ 0,01 đến 0,1%. Trong thép kết cấu, carbon được chứa với lượng từ 0,07 đến 0,7%, và trong thép công cụ và thép (hợp kim) đặc biệt khác - từ 0,7 đến 1,7%.

Sắt và thép — vật liệu dẫn điện rẻ nhất và dễ tiếp cận nhất với độ bền kéo cơ học cao, nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế bởi những nhược điểm sau.

Sắt và thép có khả năng chống ăn mòn thấp, nghĩa là chúng dễ bị oxy hóa trong không khí - chúng bị rỉ sét. Ngoài ra, họ đã tăng sức chống cự (p = 0,13—0,14 ôm x mm2/m) so với đồng và nhôm. Điện trở của sắt và thép đối với dòng điện xoay chiều tăng lên rất nhiều vì sắt và thép bị vật liệu từ tính… Do đó, dòng điện phần lớn chuyển từ phần giữa của dây dẫn ra bề mặt của nó (hiệu ứng bề mặt).

Để giảm hiệu ứng này và độ lớn của điện trở đối với dòng điện xoay chiều, họ cố gắng sử dụng các loại thép có độ thấm từ thấp nhất có thể.

Để sản xuất dây thép, thép có hàm lượng carbon từ 0,10 đến 0,15% được sử dụng, có các đặc tính sau: mật độ 7,8 g / cm3, nhiệt độ nóng chảy 1392 — 1400С, độ bền kéo tối đa 55 — 70 kg / mm2, độ giãn dài tương đối 4 — 5%, điện trở 0,135 — 146 ohm hmm2 / m, hệ số nhiệt độ của điện trở α = +0,0057 1 /°C.

Để bảo vệ chúng khỏi sự ăn mòn của khí quyển, dây thép được phủ một lớp đồng hoặc kẽm mỏng (0,016 — 0,020 mm).

Dây và thanh thép cũng được sử dụng làm lõi trong dây lưỡng kimcung cấp tiết kiệm đáng kể trong đồng dẫn điện. Dây dẫn lưỡng kim được sử dụng trong các thiết bị điện (phím dao, công tắc tơ, v.v.).

Cơm. 1. Mặt cắt ngang của dây lưỡng kim

Cơm. 2. Mặt cắt ngang của dây thép-nhôm lưỡng kim: 1 — dây nhôm, 2 — dây thép

Dây thép mạ kẽm có độ bền kéo cơ học cao (130 — 170 kg/mm2) được dùng làm lõi trong dây thép-nhôm để tăng độ bền kéo cơ học của chúng.