Способ упрочнения ферромагнитныхматериалов

 

. А тена 9I f;д

Свез Сееетских

Сецнаянстнчееких

Феепубамк

ПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

I«I798193

4 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28.02. 79 (21) 2730479/22-02 е присоедииеиивм заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230181. Бкзллетань №3

Дата опубликования описания 23. 01. 81 (51)М. Кл.з

С 22 F 1/10

С 21 0 1/04

Государствеииый комитет

СССР ио дедам изобретений и открытий (>3) 4К 669. 787.

° 044(088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Кононенко и В.В. Пусточалов (71) Заявитель

Физико-технический институт низких температур

AH HH Ko CCP (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к металлур-, гии, в частности к упрочнению ферромагнетиков (черных и цветных металлов) и может найти применение, например, для упрочнения никеля. Способ может бйть использован для упрочнения любых изделий, допускающих небольшие пластические деформации, ДО 1% °

1О

Известен способ термомеханической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в том, что к образцу прикладывают внешнюю нагрузку при определенной температуре и определенной скорости, соответствую- 15 щей условию равенства внешнего и внутреннего сбпротивлений деформирования материала. Плавное повышение нагрузки способствует вскрытию спектра слабых мест в макроскопической 20 области и их упрочнению, определению дефектов в поле упругих напряжений (1j.

Недостатком дайного способа является то, что он требует больших степеней пластической деформации и выполнение целого ряда условий: определенной температуры, скорости деформирования и т.д ., а также то, что в результате столь сло*ного упрочнения 30 не достигается высокий предел теку-. чести.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ термомеханической обработки ферромагнитных материалов, включающий деформацию в магнитном поле, которую осуществляют при температурах, близких к вязкохрупкому переходу и с напряженностью магнитного поля меньше напряженности поля насыщения (2).

Однако при известном способе Необходимо осуществлять определенные режимы-пластической деформации, а в результате этого не достигается высокий предел текучести.

Цель изобретения — улучшение прочностных свойств ферромагнитных материалов, в частности повышение предела текучести.

Поставленная цель достигается тем, что намагничивают образец после снятия нагрузки, при этом все последние нагружения до предела текучести повторяют при выключенном магнит-. ном поле, а величину последнего увеличивают после каждого нагружения.

С наилучшим эффектом упрочнения циклы нагружения и намагничивания

798193 осуществляют при температуре 77,34,2ОК, величину поля намагничивания за 10 циклов нагружения изменяют в интервале 10-1000 э, образец намагничивают поочередно во взаимноперпендикулярных магнитных полях.

Новая совокупность действий способа, т.е. последовательные или чере. дующиеся нагружения до предела текучести и намагничивания разгруженного образца позволяют сформировать в образце сложную и устойчивую доменную и дислокационную структуры, что обеспечивает более высокий в сравнении с известчыми способами упрочнения предел текучести, примерно вь ае на 20Ъ для поликристаллов, 15 на 45% для монокристаллон.

На фиг. 1 схематически изображено устройство, пригодное для реализации предлагаемогоспособа; на фиг. 2 — занисимость повышения преде- ур ла текучести поликристаллического никеля от величины поля намагничивания при различных температурах; на фиг. 3 — зависимость повышения предепа такучести монокристалла никеля с орпептациай оси растяжения вблизи

100; на фиг. 4 — зависимость п5 от вали чины и ориентации постоянного магнитного поля при 4,2 K для полив кристаллического никеля; на фиг. 5 зависимость изменения предела теку- Ç0 части монокристаллического никеля от величины и ориентации поля намагничивания при 4,2 К. о

Устройство для упрочнения ферромагнетиков (фиг.1) содержит тя- 3S нущий u:òoê 1, поднимсную штангу 2, соленоид 3 для создания продольного магнитного поля (Н, ), захват 4, образец 5 и катушка 6 дпя создания поперечного магнитного поля (Н ). 40 (Устройство для охлаждения образца на фиг.1 не показано) .

Предлагаемое устройство позволяет производить поочередное намагничивание во взаимноперпендикулярных магнитных полях, причем без отогре45 ва образца, что очень существенно при низкотемпературной обработке.

Пример. Упрочнению подвергались поликристаллические и монокрис- щ таллические образцы никеля Н-0 и

) Н-1 с размерами рабочей части

25х5х1,5 мм при скорости деформирования 6,7 - 10 с следующим образом: сначала образец 5 нагружался и исходном (ненамагниченном) состоянии до предела текучести (p 6o), разгружался, затем к нему прикладывалось постоянное магнитное поле, продольное (Нн ) либо поперечное (н.) по отношению к оси растяжения. 40

Величина начального поля намагничивания составляла 10-20 э. После выключения поля образец 5 вновь нагружался до несколько возросшего предела текучести, разгружался, после 65 че го к нему при кл адывалось поле 2040 э. Затем поле выключалось и образец 5 вновь нагружался до предела текучес ти. Такая последовательность осуществлялась многократно, причем величина поля намагничивания после каждого нагружения увеличивалась.

Максимальная величина поля намагничивания составляла 1500 э. Во всех случаях следили за изменением предела текучести b 4= ip(H)- То для монокристаллов и а6 = 6в М-бв для поликристаллов, где happ(н!,6 (н) — предел текучести образцов намагниченных полем Н; 7,6 — предел текучести исходных ненамагниченных образцов.

Результаты проведенных исследований обработаны в виде графиков, представленных на фиг. 2-5.Из пред ставленных результатов следует, что эффект упрочнения никеля имеет место во всем температурном интервале 4,2 †300. Наибольшая величина его наблюдается при 4,2 К и о уменьшается с ростом температуры.

Характер зависимости д ь и ьГ от величины поля намагничивания для всах тампаратур, кроме 4,2 К одинаков. Так в небольших полях до 150 э наб удаатся резкое увели .ениа b i и а6 и выход на насыщаниа в интервала 300-600 э при 77, 3; 130; 300 " К.

Дпя 4, 2ОК выход на насыщение наблюдается в больших полях.

Как у поликристаппон, так и у монокристаллов при многократном нагружении и намагничивании образуется устоичивая магнитная структура, которая не разрушается в уменьшающамся до нуля переменном магнит— ном попе. Об этом c;,èäåòåëüñòâóåò постоянство предела текучести после размагничивания. Определяющую роль в наблюдаемом упрочнении играет взаимодействие мемеду дислокациями и стенками магнитных доменон, структура и устойчивость которых зависит не только от величины и ориентации полей нама,гничивания, но и той пластической деформации, которая накапливается при многократном нагружении.

Упрочнение может быть усилено с помощью дополнительного дробления магнитной структуры при намагничивании в чередующихся полях (Н H ) намагничивания, что и следует иэ данных, принеденных на верхней кривой фиг.5.

Для получения температур и полей намагничивания, при которых эффект упрочнения наибольший, изучалось влияние величины и ориентации поля намагничивания при различных температурах нагружения (4,2; 77,3; 130;

300 К). Установлено, что оптимальной температурой упрочнения является 4,2 К.

79819 3

Ис поль зование предлагаемого способа позволит повысить предел текучести ферромагнетиков, обеспечить по сравнению с существующими способами следующие преимущества: достижение заметного упрочнения до 45Ъ при малых степенях деформации (суммарная деформация в процессе многократного нагружения составляла примерно 1%); применение малых (до 2 кэ) магнитных полей намагничивания для создания упрочняющей магнитной структуры.

Формула изобретения

1. Способ упрочнения ферромагнитных материалов, включающий многократное нагружение до предела текучести, и намагничивание, о т л ич а и шийся тем, что, с целью 20 повышения упрочнения, намагничивание осуществляют после снятия нагрузки, при этом все последующие нагружения до предела текучести повторяют при выключенном магнитном поле, а величину последнего увеличивают после каждого нагружения на 10-20 э.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что нагружения и намагничивания осуществляют при температуре 77, 3-4, 2О К.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что величину магнитного поля за 10 циклов нагружения и намагничивания изменяют в интервале 10-1000 э.

4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что образец намагничивают попеременно во взаимно перпендикулярных магнитных rloлях.

Ис.гочники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 161793, кл. С 21 0 7/14, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 461138, кл. С 21 0 7/02, 1972.

798193

Редактор В. Судын

Заказ 9955/32 Тираи 692 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитеТа СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная,5

Щ г йЮ

g0 й6

35 гм

Составитель Г. Дудик

Техред Т.Маточка Корректор Н. Григорук