Способ неразрушающего контроля механических свойств ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества термической обработки и механических свойств изделий из среднеуглеродистых сталей. Цель изобретения - повышение достоверности при контроле изделий из среднеуглеродистых сталей за счет увеличения чувствительности информативного параметра к изменению контролируемого параметра во всем его диапазоне . Способ позволяет осуществлять магнитный контроль качества отпуска. Способ включает в себя намагничивание изделия постоянным магнитным полем до состояния технического насыщения, снятие этого поля, создание в изделии динамических внешних напряжений, после их снятия измерение остаточной намагниченности изделия. По величине остаточной намагниченности изделия, получаемой таким образом, в соответствии с заранее выявленной корреляционной зависимостью судят о температуре отпуска и, следовательно, о механических свойствах изделия. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

51) С 01 Б 27/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCNOMV CBNIETBOACTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4776162/28 (22) 09. 11.89 (46) 15.03.92. Бюл. Р 10 (71) Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР (72) Э.С.Горкунов и А.П.Ничипурук (53) 620. 179.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 1449896, кл, С 01 N 27/80, 1987. (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающиИ методам контроля качества термической обработки и механических свойств изделий из среднеуглеродистых сталей. Цель изобретения — повышение достоверности при контроле изделий

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества термической обработки изделий нз среднеуглеродистых сталей и может быть использовано в машиностроении с целью контроля механических свойств изделий, прошедших закалку и отпуск.

Известен способ электромагнитного контроля качества термической обработки изделия, заключающийся в том, что измеряют начальную магнитную проницаемость иэделия, затем изделие намагничивают постоянным магнитным полем до состояния технического насыщения, размагничивают, по величине раэмагничивающего тока определяют значе.ние коэрцитивной силы изделия и по результатам этих измерений с помощью, SUÄÄ 1719975 А1 иэ среднеуглеродистых сталей за счет увеличения. чувствительности информативного параметра к изменению контролируемого параметра во всем его диапазоне. Способ позволяет осуществлять магнитный контроль качества отпуска.

Способ включает в себя намагничивание изделия постоянным магнитным полем до состояния технического насыщения, снятие этого поля, создание в изделии динамических внешних напряжений, после их снятия измерение остаточной намагниченности изделия. По величине остаточной намагниченности изделия, получаемой таким образом, в соответствии с заранее выявленной корреляционной зависимостью судят о температу ре отпуска и, следовательно, о механических свойствах изделия. 1 ил. заранее выявленной корреляционной зависимости судят о температуре отпуска, а следовательно, и о механических свойствах изделия.

Известен также способ электромагнитного контроля качества термической обработки ферромагнитных иэделий, saключающийся в том, что намагничивают контролируемое и образцовое изделия, измеряют их остаточную намагниченность и магнитную проницаемость, суммируют полученные сигналы, после чего сравнивают результаты измерения и определяют качество термической обра-. ботки контролируемого изделия. Изделие многократно перемагничивают переменным током по гистерезисным циклам.

Намагничивание производят последней

3, 1?19975 полуволной этого тока, а магнитную

1 проницаемость измеряют в переменном магнитном поле одновременно с измере нием остаточной намагниченности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля механических свойств ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие помещают в постоянное магнитное поле, намагничивают его до насыщения, выключают поле и в состоянии остаточной намагниченности измеряют магнитные параметры изделия, затем подвергают изделие упругому механическому нагружению, повторно измеряют магнитные параметры, получают разность величины магнитных параметров первого и второго измерения и используют полученную разность для определения механических

20 свойств изделия по заранее полученной корелляционной зависимости.

Недостатком известного способа является необходимость измерения двух 25 параметров (до и после прикладывания нагрузки) и нахождения разности между ними, что делает способ менее экспрессным и увеличивает суммарную погрешность измерения, в результате чего снижается достоверность контроля.

Кроме того, использование в качестве механического нагружения однократного упругого растяжения не может привести к,установившимся значениям остаточной намагниченности (для этого необходимо 10 — 30 циклов нагружения, которые в предлагаемом способе при динамическом нагружении с частотой

30 Гц осуществляются максимум за 1 с), поэтому возможны случайные колебания значений остаточной намагниченности после механического нагружения, что снижает достоверность контроля.

1(ель изобретения - повышение достоверности при контроле изделий иэ 4> среднеуглеродистых сталей sa счет увеличения чувствительности информативного параметра к изменению контролируемого параметра во всем его диапазоне. 50

На чертеже показаны зависимости от температуры отпуска поля рассеяния, пропорционального остаточной намагниченности, до приложения механической нагрузки и после приложения на- H грузки амплитудой 50 ИПа (кривая 3), а также коэрцитивной силы (кривая 1), определенные для образцов стали 38ХС.

Сущность способа заключается в определении остаточной намагниченности изделий, получаемой после воздействия на них динамической упругой нагрузки.

Выбор остаточной намагниченности, измеренной после приложения к изделию динамической нагрузки, в качестве информативного параметра предлагаемого способа можно объяснить следующими физическими закономерностями.

Коэрцитивная сила изделий из среднеуглеродистых сталей неоднозначно меняется с ростом температуры отпуска. Этот параметр либо не изменяется, либо имеет относительный максимум при среднем и высоком отпуске. Остаточная намагниченность или остаточная магнитная индукция, определяемые для тела незамкнутой формы, имеют зависимость от температуры отпуска, близкую к зависимости Н (Т д ). Это связано с тем, что дпя тел незамкнутой формы, имеющих заметный размагничивающий фактор N остаточная намагниченность пропорциональна коэрцитивной силе.

Подтверждением сказанному являются зависимости Нс (Т т„) и Мг(Тот о ) (кри вые 1 и 2), определенные для образцов стали 38ХС. Постоянство коэрцитивной силы и остаточной намагниченности тела в интервале температур отпуска

500 — 625 C являющееся причиной неоднозначной связи этих параметров с

Т „, связано с характером структурных изменений, происходящих в среднеуглеродистых сталях при этих температурах. В частности, одной из главных причин такого поведения коэрцитивной силы и остаточной намагниченности тела является активный процесс образования и коагуляции частиц карбидной фазы, препятствующих смещению доменных границ и, следовательно, затрудняющих процессы перемагничивания.

Энергия связи доменной границы с включениями карбидной фазы определяются уровнем критического поля, необходимого для продвижения доменной границы через данное включение. В свою очередь критическое попе определяется уровнем полей рассеяния и внутренних напряжений.

Динамическое нагружение изделий приводит к перераспределению внутренних напряжений,. в результате чего уменьшаются критические поля включений и происходят необратимые смещения доменных границ под действием внутрен1719975 него размагничивающего пзля. Описанный процесс приводит к частичному размагничиванию изделия и, следовательно, к уменьшению его остаточной намагниченности (кривая 3).

Остаточная намагниченность изделия, полученная после его динамического нагружения монотонно уменьшается с ростом температуры отпуска в интервале 200 — 700 С и, следовательо но, этот параметр может быть использован для контроля качества отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей.

Пример. Для реализации пРедлагаемого способа используют о бразцы стали 38ХС, имеющие форму разрывных, . с размерами 100 2 3 мм. Образцы подвергают термической обработке по следующему режиму: закалка от 900 C в масло комнатной температуры, отпуск при различных температурах, а именно

200, 300, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700ОС. После отпуска образцы охлаждают на воздухе. 25

Образцы намагничивают и подвергают воздействию внешних динамических нагрузок в специальной установке, сочетающей в себе вибростенд, позволяющий создавать в испытуемых образцах напряжения частоты 25 — 200 Гц и амплитуды 1 — 8 кг/мм (10 — 80 ИПа), намагничивающий соленоид и феррозондовый магнитометр, аттестованный по образцовому соленоиду, фиксирующий поля рассеяния от образцов, пропорциональ- 35 ные нх намагниченности.

Частота погружения f равнялась

30 Гц, амплитуда приложенных напряжении Gqq 50 ИПа.

Образцы помещают в намагничивающий соленоид и закрепляют концами в специальных захватах вибростенда. В соленоид подают намагничивающий ток, достаточный для цриведения всех образцов в состояние технического насыщения. После этого намагничивающий ток выключают и нагружают образцы динамической нагрузкой. При достижении внешними напряжениями амплитуды

50 ИПа их снимают и после этого фиксируют значения поля рассеяния от образцов, пропорционального их остаточной намагниченности. Результаты эксперимента приведены на чертеже (кривая 3).

Характер полученной зависимости

1РГ(Т т„ ) свидетельствует об однозначной связи этой характеристики с температурой отпуска в интервале температур 200 — 700 С для стали 38ХС и, следовательно, о возможности ее использования в качестве параметра контроля температуры отпуска, а значит,и механических свойств изделий из среднеуглеродистых сталей.

Формула и э обретения

Способ неразрушающего контроля механических свойств ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что изделие намагничивают до насыщЕния,, снимают намагничивающее поле, прикладывают к иэделию упругую механическую нагрузку, снимают ее, измеряют магнитный параметр и по нему судят о механических свойствах изделий, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля изделий иэ среднеуглеродистых сталей, величину упругой механической нагрузки выбирают не выше уровня внутренних напряжений в среднеуглеродистых сталях после высокого отпуска, а в качестве магнитного гараметра измеряют величину остаточной намагниченности.

1719975

0,4 уоо оо юо

Составитель А.Ничипурук

Редактор М.Петрова Техред М.Дидык Корректор М.Самборская

Заказ 768 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина 101

Игси

3,5

Нс