Способ электромагнитного контроля качества термической обработки изделий

 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества термической обработки изделий из среднеуглеродистой стали. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Для этого осуществляют измерение двух параметров: перед намагничиванием изделия измеряют начальную магнитную проницаемость μ н, а после снятия магнитного поля обратимую магнитную проницаемость α обр. Качество термической обработки изделий определяют по отношению μ обр/μ н. Это отношение однозначно зависит от температуры отпуска и, кроме того, не зависит от колебаний химического состава изделий в пределах данной марки стали. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 N 27/80

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4429662/25-28 (22) 24.05,88 (46) 15.07.90. Бюл. М 26 (71) Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР (72) З.С.Горкунов, В,M.Ñoìîâà и А.П.Ничипурук (53) 620.179.14(088;8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1035501, кл. G 01 27/80, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1467487, кл. G 01 N 27/80, 1987, . (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к нераэрушающим методам контроля качества термичес кой обработки изделий из среднеуглеродистых сталей и может использоваться в машиностроении с целью контроля механических свойств изделий, прошедших закалку и отпуск.

Цель изобретния — повышение достоверности контроля путем устранения зависимости измеряемого параметра контроля от колебаний химического состава изделий в пределах данной марки стали, На чертеже представлены зависимости ц, (>Бр fg От тЕМПЕратурЫ ОтПуСКа Т0тп дЛя трех марок сталей 34ХН3М, 60С2А и У8А.

Сущность способа заключается в следующем., Выбор отношения обратимой магнитной проницаемости, измеренной в состоянии остаточной намагниченности, и Ы,, 1578624 А1 (57) Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества термической обработки изделий из среднеуглеродистой стали. Цель изобретейия — повышение достоверности контроля.

Для этого осуществляют измерение двух параметров: перед намагничиванием изделия измеряют начальную магнитную проницаемость рн, а после снятия магнитного поля— обратимую магнитную проницаемость

/4 бр Качество термической обработки изделий определяют по отношению,и бр//cн.

Это отношение однозначно зависит от температуры отпуска и кроме того, не зависит от колебаний химического состава иэделий в пределах данной марки стали. 1 ил, начальной магнитной проницаемости в качестве информативного параметра предлагаемого способа можно обьяснить следующими физическими закономе рностями.

Исследования зависимостей обратимой магнитной проницаемости в состоянии остаточной намагниченности/с0бр о т величины ф намагничивающего поля показали, что при намагничивании малыми полями (до Н ) р бр практически не меняется и принимает значения, близкие к р . Аннигиляция все большей части доменных границ при возрастании намагничивающего поля в интервале Н>Нс приводит к формированию состояния остаточной намагниченности с количеством междоменных границ меньшим, чем в исходном размагниченном состоянии. Поэтому происходит понижение

1578624 значений и б по сравнению с,и <, и их отношение становится меньше 1.

С ростом температуры отпуска обе величины,и б иихф изменяются неоднозначно, причем качественно их изменения совпадают. При качественном совпадении зависимостей ин goto) и p ogp Poxo) количе" .ственные показатели их изменения являются различными. Это связано с тем, что величина обратимой магнитной проницаемости зависит как от подвижности междоменных границ, так и от исходного магнитного состояния ферромагнетика, которое определяется концентрацией различных магнитных фаз в заданном направлении, площадью и количеством возникающих междоменных границ.

Структурные и фаэовые изменения, происходящие в сталях при возрастании температуры отпуска, одинаково влияют на подвижность границ в размагниченном и в остаточном магнитном состояниях, Однако исходная магнитная структура (концентрация магнитных фаз вдоль оси образца) с ростом То п может меняться по-разному для размагниченного состояния (Н=О, В=О) и состояния остаточной намагниченности (Н=О, B=Br), Более существенно концентрация магнитных фаз, площадь-и количество междоменных границ меняются с ростом температуры отпуска для состояния остаточного намагничивания, что косвенно подтверждается зависимостью самой остаточной магнитной индукции В от температуры отпуска.

Неравноценные изменения исходной магнитной структуры с ростом Тотп для двух указанных магнитных состояний приводят к различию в количественных изменениях,и„ и,и обр Отношение же двух описанных выше величин проницаемостей,и Qp/pH изменяется однозначно с ростом температуры отпуска в интервалах 150-650 С для стали

34ХН3М, 400-700 С для 60С2А, 250-700 С для У8А и, следовательно, этот параметр может быть использован для контроля качества среднего и высокого отпуска среднеуглеродистых сталей. Полученные результаты отражены на чертеже.

Обе величины,ин и и,бр можно определять как в замкнутой,таки в незамкнутой магнитной цепи (при достаточной однородности намагничивания).

Кроме того, поскольку обе эти величины одинаково реагируют на колебания химического состава сталей в пределах марочного, Образцы намагничивали с помощью источника тока, который обеспечивал плавное нарастание с необходимой скоростью или снижение тока в намагничивающей цепи и прекращение процесса намагничивания или перемагничивания в любой точке на кривой намагничивания или петли гистереэиса, а также позволял осуществлять процесс перемагничивания по внутренним частным циклам магнитного гистереэиса.

Состояние остаточного намагничивания достигалось после намагничивания всех тороидов до одинаковых индукций (в данном случае эта величина равнялась 1,6 Тл), 25

Магнитную индукцию, определяемую через ЗДС,наводимую в измерительной обмотке тороида, измеряли с помощью микровеберметра Ф190, для считывания результатов использовали цифровой вольтметр ФЗО.

На размагниченных тороидах определяли с помощью описанной установки несколько начальных точек кривой намагничивания B (Н), строили зависимость и(Н), В определяя и = —. и экстраполируя линейН ный участок этой зависимости на H=O, получали значение начальной магнитной проницаемости,и .

Затем тороид намагничивался до

8=1,6 Тл и после выключения намагничивающего поля принимал состояние остаточной намагниченности. В этом состоянии проводилось измерение обратимой магнитто их отношение в меньшей степени чувствительно к колебаниям химического состава, что обеспечивает большую достоверность контроля по предлагаемому способу, 5 Пример. Для реализации предлагаемого способа использовали образцы из сталей 34ХН3М, 60С2А, У8А, имеющие тороидальную форму. Кольца имели следующие размеры: внешний диаметр кольца иэ

10 стали 34XH3M — 35 мм, внутренний — 30 мм, высота — 7 мм; для сталей 60С2А и У8А внешний диаметр кольца — 28 мм, внутренний — 22 мм, высота — 3 мм, Образцы подвергали термической обра15 ботке по следующему режиму: закалка от 850 С (сталь 34ХНЗМ и У8А) и 870 С (60С2А) в масло; отпуск при различных температурах, а именно:150,200,250,300,350,400,450,500, 20 560, 600, 650, 700 С; после отпуска образцы охлаждали на воздухе.

1578624

Формула изобретения

558 Tz » <

Составитель И.Рекунова

Редактор А.Маковская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 1913 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ной проницаемости, для чего включалось и выключалось небольшое (1 — 1,5 А/см) магнитное поле Н обратной полярности, при этом определялось изменение индукции

ЛВ

Л В и по отношению находилась,й pf>p.

Далее находили отношение р р//4р и строили зависимости Pmp) -для трех исс/ обр .фн ледованных марок сталей, отраженные на чертеже.

Характер полученной зависимости

И обр (Тотп) свидетельствует о линейной

/ Н связи этой характеристики с температурой отпуска в интервалах 150-650 С для стали

34ХНЗМ, 400-700 С для стали 60С2А, 250о

700 С для У8А и, следовательно, о возможности использования данного отношения в качестве параметра контроля качества отпуска и, следовательно, механических свойств среднеуглеродистых сталей, Способ электромагнитного контроля качества термической обработки изделий, за5 ключающийся в том, что измеряют начальную магнитную проницаемость ,и, контролируемого изделия, намагничивают его постоянным магнитным полем, измеряют магнитный параметр изделия и ho

10 измеренным начальной, магнитной проницаемости и магнитному параметру определяют качество термической обработки иэделия, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, 15 в качестве магнитного параметра используют обратимую магнитную проницаемость ,и, р в состоянии остаточной намагниченности, а качество термической обработки изделий определяют по отношению,и р pg c учетом заранее выявленной корреляционной зависимости этого отношения от температуры отпуска.