Способ определения среднего размера частиц цементита в сталях

 

Использование: может быть использовано на машиностроительных, металлургических и других предприятиях, Сущность изобретения: способ включает измерение коэрцитивной силы, скорости изменения магнитной проницаемости, энергии акустического сигнала за полупериод перемагничивания и вычисление среднего размера частиц с помощью уравнения множественной регрессии второго порядка. 3 ил. VI О 00 о NJ ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 N27/72

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867856/21 (22} 21.09.90 (46) 28,02,93, Бюл. № 8 (71) Свердловский научно-исследователь.ский технологический институт (72} Л. Н. Литвинов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 911302, кл. 6 01 М27/72, 1980.

Мельгуй М. А, Магнитный контроль механических свойств сталей, Минск; "Наука и техника", 1980, с. 46 — 70, Авторское свидетельство СССР № 1190250, кл. G 01 N 27/72, 1984.

Уманский Я. С., Финкельштейн Б. Н., Блантер М. Е. и др. Физическое металловедение. М., 1955, с. 596-598..

Гаркунов Э,С., Сомова В.M.,-Булдакова Н, Б, Магнитные методы контроля отпущенных изделий с различным размагничивающим фактором. Тезисы докл. УП Уральский научнотехн, кон. "Современные методы неразрушающего контроля и их метрологическое обеспечение", Устинов, 1986,ч.t,c. 18 — 19.

Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердыхсплавов. М,. Металлургия, 1976,с. 527.

Михеев М. Н„Горкунов Э. С. Связь магнитных свойств со структурным состоянием вещества — физическая основа магнитного структурного анализа (обзор). Дефектоскопия, 1981, № 8, с. 5 — 22.

Испытание магнитных материалов и систем. Под ред. А. Я, Шихина. М., Энергоиздат, 1984, с. 376, Волков В, В., Кумейшин В. Ф., Черниховский МЛО. и др. Об акустической эмиссии перемагничиваемых ферромагнетиков, Дефектоскопия, 1987, № 12, с. 21 — 28.

„„5LL,, 1798675 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО

РАЗМЕРА ЧАСТИЦ ЦЕМЕНТИТА В СТАЛЯХ (S7) Использование: может быть использовано на машиностроительных, металлургических и других предприятиях, Сущность изобретения: способ включает измерение коэрцитивной силы, скорости изменения магнитной проницаемости, энергии акустического сигнала за полупериод перемагничивания и вычисление среднего размера частиц с помощью уравнения множественной регрессии второго порядка. 3 ил, 1798675

Изобретение относится к области не. разрушающих испытаний, предназначено для определения среднего размера частиц цементита в сталях и может быть использовано для неразрушающего контроля качества термообработки на металлургических, машиностроительных и других предприятиях.

Целью, изобретения является повышение достоверности определения среднего размера частиц цементита.

На фиг. 1 схематически изображены линейно меняющееся поле, изменение скорости изменения магнитной проницаемости во времени, огибающая акустического сигнала за полупериод перемагничивания и восходящая ветвь петли гистерезиса; на фиг. 2 — зависимости коэрцитивной силы Н, скорости изменения магнитной проницаемости М, огибающая акустического сигнала

Е и среднего размера D частиц цементита от температуры отпуска; на фиг. 3 — зависимость рассчитанного среднего размера частиц цементита от измеренного, Способ осуществляют следующим образом.

Образец перемагничивают меняющимся во времени полем, при этом магнитное . состояние образца меняется по предельной петле гистерезиса, и в момент равенства нулю индукции измеряют величину рззмагничивающего поля, равного коэрцитивной силе Н (фиг. 1 r). Измерительный сигнал дифференцируют и измеряют величину М одного из его экстремумов, связанного с внешним "загибом" петли гистерезиса (фиг, 1 б), Измерительный сигнал а пропорционален изменению магнитной индукции В детали

30

40

dB dB dH бС dH dt

50 т, е, дифференцированный измерительный сигнал пропорционален магнитной проницаемости,и и скорости ее изменения -, .dH а его изменение so времени имеет вид кри вой с двумя рэзнополярными экстремумами (фиг, 1 б), Если перемагничивающее поле

После дифференцирования измерительного сигнала получаем 45 линейно изменяется во времени Н = И (фиг.

1 а), то соотношение (1) упрощается

® 4я,2

dt dH (2) т, е. дифференцированный измерительный сигнал пропорционален скорости изменения магнитной проницаемости в перемагничивающем поле.

Регистрируют также возникающий при перемагничивании акустический сигнал 0д (фиг. 1 в). Затем его усиливают, фильтруют, возводят в квадрат, полученное напряже- . ние преобразуют в последовательность единичных импульсов и измеряют энергию Е исходного акустического сигнала за полупериод перемагничивания посредством суммирования количества импульсов за полупериод, т. к, частота следования импульсов пропорциональна мощности, а их количество в интервале времени пропорционально энергии в этом интервале исходного акустического сигнала.

По измеренным характеристикам He, M и Е вычисляют средний размер частиц цемеитита с помощью соотношения;

D = A0+ A1Hr + А2М + A3E + A4H с+

+ А5М + А6Е + А7НсМ + АВНсЕ + AgME1 где Ао, Aj ...... Ag — коэффициенты.

Измерение коэрцитивной силы и скорости изменения магнитной проницаемости производились на установке для автоматической регистрации параметров петель гистерезисз и других характеристик. Измерение среднего размера частиц карбидов производилось на электронном микроскопе

BS-540, Пример. Заявляемый способ испытан на образцах стали У8, закаленных от 860 С в масле и отпущенных при температурах

300, 350, 400, 450, 475, 500, 525, 550, 575, 600, 625. 650, 675, 700ОС. Магнитные стали и акустические измерения выполнены на образцах размером 10 х 10 х 65 мм, электронно-микроскопические — на фольгах, . изготовленных из термообработанных по указанным режимам образцов. Результаты измерений коэрцитивной силы H<(a), скорости измерения магнитной проницаемости

М(б), энергии Е акустического сигнала (в) и среднего размера D частиц цементита отпущенных образцов (д) приведены на фиг. 2 и в таблице, По измеренным значениям методом наименьших квадратов вычисляли коэффициенты уравнений множественной регрессии второго порядка вида

1798675

О =. Ао + А(Х(+ (А!Х(Х(, 1=1 (=1(=1

Магнитные, акустические характеристики и средний размер цементита стали У8

Н, отн.е

Т, С

Е, отн.е

О, мкм

М, отн.е

0,025

0,030

0,050

0.070

0,080

0,100

0,120

0,160

0,210

0.300

0,420

0,600

0,780

1,600

143

142

153

158

166

168

166

132

106

100

6ОО

700

42

44

46

63

78

88

142

138

132

124

118

94

132

223

427

:425

433 где Ао, A(, А(— коэффициенты;

X(и Х(— параметры Н,, M u E соответственно для 1- J = 1,! = J = 2 и = j = 3, а также среднеквадратическое отклонение рассчитанного значения О от измеренного D u коэффициент корреляции между ними.

Минимальное значение среднеквадратического отклонения рассчитанного значения от измеренного составило 0,0426 мкм для уравнения.

D = 17;1042 — 0,197843 Hc+ 0,200983 М— — 0,079697 Е + 0,00062944 Н с + . + 0,00117119 М2 + 0,00012732 Š— 0,00145159 Нс М + 0,00045459 Нс Е— — 0,00067094 .МЕ

На фиг, 3 приведена зависимость рассчитанных значений О среднего размера частиц цементита от измеренных О, Полученная зависимость линейна с высоким значением коэффициента множественной корреляции между D и О, равным 0,9956.

Следовательно, полученное уравнение позволяет однозначно определить средний размер частиц цементита по измеренным значениям М и Е для образцов данного размера и стали. Для образцов другого типоразмера или другой стали уравнение определяют аналогичным образом, и оно может быть другого вида.

Таким образом, совместное измерение коэрцитивной силы, скорости изменения магнитной проницаемости, энергии акустического сигнала за полупериод перемагничивания и вычисление среднего размера частиц цементита по измеренным значениям с помощью уравнения множественной регрессии обеспечивает положительный эффект, Достигнутый эффект заключается, во-первых, в повышении достоверности определения среднего размера частиц цемен5 тита эа счет совместного использования магнитных характеристик, обусловленных разными процессами перемагничивания и наиболее полно отражающих изменение структуры отпущенной стали, в уравнении

10 множественной регрессии, связывающем средний размер частиц цементита с измеренными характеристиками и обеспечивающем однозначное определение среднего размера частиц даже при немонотонном иэ15 менении каждой измеренной характеристики:

Формула изобретения

Способ определения среднего размера частиц цементита в сталях, включающий пе20 ремагничивание образца по предельной петле гистереэиса, измерение коэрцитивной силы, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения размеров частиц цементита, измеряют

25 скорость изменения магнитной проницаемости и энергию акустического сигнала эа полупериод перемагйичивания образца и определяют средний размер частиц цементита по следующему соотношению:

О = Ао+А1Ну +A2M+ АЗЕ + А4Н с +

+ А5М + А6Е + А7НсМ + АвНс(= + AgME, где Ас, А(, ..., Ag — постоянные коэффициенты;

35 . Π— средний размер частиц цементита;

Нс — коэрцитивная сила;

М вЂ” скорость изменения магнитной проницаемости;

Š— энергия акустического сигнала за

40 полупериод перемагничивания.

%,вж 0

/О

3, э г ао ф

8 ру щ о ЯУ,Ы7 Щ 1

rua zv r, c

ЮР .Я7 46 7;7

1798675

Составитель Л. Литвинов

Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Редактор

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

Заказ 767 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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