Введение к работе
Актуальность_темы. Градационно применяемые в иераэруиающем контроле структуры и механических свойств стальных и чугунных изделий коерцитивная сила, остаточная магнитная индукция, максимальная и ньчальная магнитные проющаемости, намагниченность насьадешія и др, к настоящему времени, достаточно полно исследованы. Очерчен круг их применения в магнитной сггруктуроскопии. Вместе с тем, воз-. никают задачи, для решения которых перечисленных выше магнитных свойств недостаточно.Поэтому всегда актуальными будут поиск новых информативных параметров неразрушающего магнитного контроля, исследование их чувствительности к процессам фазовых и структурных превращений в сталях, разработка новых методик и приборов. Многовариантность режимов термического воздействия, разнообразие применяемых в технике сталей и требований к их эксплуатационным характеристикам оправдывают экспериментальный подход и формирование представительной базы данных о физических, в том числе и магнитных, свойствах. Накопленную информацию яелательво. систематизировать и представлять в виде, позволяшем осуществлять выбор параметров при решении конкретных задач магнитного контроля качества изделий путем использования средств вычислительной техники. В частности,статистические модели связей магнитных свойств с химическим составом и параметрами термообработки сталей могут быть использованы для выбора параметров и приборов неразрушающего контроля. Пр таком подходе удается исключить длительную и дорогостоящую часть работ по исследованию магнитных свойств на образцах и убедиться в правильности выбора параметра контроля, испытывая приборы сразу в производственных условиях непосредственно на деталях.
Приборами веразррагаего контроля магнитные характеристики вещества как таковые не измеряются. Форма деталей, разомкнутая или замкнутая неоднородная магнитная цепь приводят к тему» что прихо-'-дится иметь дело с магнитными свойствами тел, коэффициент формы
которых неопределен, а его влияние на информационный сигнал прибо] связано с используемой методикой измерения. Только в том случае, когда установлены магнитные характеристики, вносящие основной вкл; в измеряемый сигнал, удается реализовать оптимальный вариант коне рукции прибора и его эффективное использование при решении задач магнитной структуроскопии.
Вопрос о возможности неразрушанщего контроля ударной вязкості малоуглеродистых низколегированных сталей магнитными методами до сих пор остается открытым. Характер связи ударной вязкости с коэрцитивной силой проката из сталей этого класса предполагается в виде кривой с максимумом. Пониженная ударная вязкость соответствует низким и высоким для данной марки стали значениям коэрцитивной силы. Необходимо убедиться в закономерности и достоверности такого типа связи, установить факторы, обуславливающие и нарушающие ее.
Цель_работы состоит в изучении взаимосвязи магнитных и механических свойств термообработанных или подвергнутых деформационному воздействию сталей различных классов и разработке оптимальных методик магнитного контроля их качества.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
провести экспериментальное исследование магнитных свойств сталей различных классов яри вариациях температур закалки и отпуска, обобщить полученные данные путем построения статистических моделей связи магнитных свойств с химическим составом и параметрами термообработки;
сформулировать критерии выбора режимов перемапшчивания из; лий в разомкнутой и замкнутой магнитных цепях, при которых наиболі эффективно реализуются установленные связи магнитных характеристш с процессами отпуска закаленных сталей;
изучить магнитные и механические свойства холоднодеформиро-ванных и термически обработанных низкоуглеродистых сталей и обос» вать выбор параметров магнитного контроля изделий из таких сталей получаемых глубокой вытяжкой в несколько проходов с промежуточны-
ми термическими обработками;
- изучить влияние составляющих структуры v. неметаллических включений не характер корреляционной связи ударной вязкости с коер цитавной силой прокате из малоуглеродистых низколегированных отелей с целью повышения надежности нерээрушэщего контроля ударной ЗЯЗК0Р та магнитным методом.
Научная новизна.
-
В практику структуроскошш введены новые магнитные паремет ры:-релаксационная намагниченность (индукция) и релаксационная магнитная восприимчивость.
-
Показано, что информативность релаксационной коэрцитивной силы тела и остаточной намагниченности тела при перемагничивании по несимметричным петлям гистерезиса ках параметров контроля качества среднего и высокотемпературного отпуска сталей с содержанием углероде более 0,3 Я! обусловлена следующими характеристиками вещества: релаксационными намагниченностью и магнитной восприимчивостью, а также коэрцитивной силой.
-
Построены статистические модели, позволяющие прогнозировать изменение релаксационной намагниченности и коэрцитивной силы е температурой отпуска, исходя из химического состава и температуры закалки сталей, наиболее чаото.используемых в машиностроении.
-
Получены выражения для оценки допустимого коэффщиэнта фог мы изделий и величин перемагничивающего магнитного поля или индукции, при которых имеет место однозначная зависимость остаточной магнитной индукции теле от температуры отпуска закаленных сталей при перемагничивании изделий в разомкнутой магнитной цепи.
Экспериментально и расчетным путем установлен характер влияния параметров магнитной цепи приставного электромагнита приборов МС-1 и МС-2 на величины выходных сигналов, полученных в режиме измерения остаточной магнитной индукции при частичном перемагничивании изделий до одинаковых величин магнитной индукции и магнитодвижущей силы.
5. Результатами корреляционного анализа зависимостей-ударной вязкости и коэрцитивной силы от характеристик структуры, обоснована закономерность связи .удврной,вязкости при янзких -^ешера^урахгна-пытаний с коэрцитивной силой прокатв'-из.. сталей-09Г2-и_09Г2Д>в:ввде
КРИВОЙ Л МаКСИМуМОМ. - .-7.^^ Л":.^-^.: :;SSv.H'. Г .ІЗ.-.-.
ГГрактическая ценность работы. ^«ат^н^*ангп»ч-іш -
Сведения об общих.закономерностях изменения:релаксационных магнитных'свойств сталей-в зашсямостасот.темаертдатзакмки.и отпуска; позволили значительнграешнритк-круг^задач неразрушащего контроля, решаемых магнитными методами. Предложенный расчетный.метод прогнозирования возможности магнитного контроля и представленные результаты измерений магнитных свойств 32-х марок сталей являются удобным справочным материалом и представляют интерес для разработчиков средств неразрушащего контроля и работников заводских лабораторий, реализующих методы контроля изделий в производственных условиях.
Результаты експериментального и расчетного исследования влияния параметров магнитной цепи и режимов перемагничивания на работу приставного электромагнитного устройства с ферродатчиком реализованы в приборах неразрушащего контроля МС-1, МС-2 и СКИ&-0286.
Разработанные методики магнитного неразрушащего контроля вксплуатационных свойств изделий после различных видов термообра-ботки внедрены на промышленных предприятиях.
Основные результаты, выносимые" на защиту.
1. Экспериментально установленные' закономерности изменения
релаксационных магнитных свойств сталей различных классов в зависи
мости от тешерйур шпіева' их
использования для магнитного контроля прочностшвс^свсяств-термообг..
работанных углеродистых, низколегированных, внсокоіромистні и мар- .
ТвНСИаШїйТареЩИХ СТалеЙ. ' ---.--» ^- ^.ir* «'-::-- -
2. Результаты статистического моделирования-^ химическому еог
ставу и параметрам термообработки закономерностей изменения релйк-
сационной намагниченности и коерцитивной силы сталей при увеличении температуры отпуска.
-
Рекомендации по выбору магнитных параметров контроля механических свойств стальных изделий после холодной пластической деформации, рекрпсталлизационного отжига, закалки и отпуска.
-
Результаты расчетного и експериментального исследования работы приставного влектромагнитного устройства с феррозондовыи индикатором в режиме измерения остаточной магнитной индукции при пере-иагничивании изделий до одннакойа магнитных индукций или магнитодвижущих сил. Критерии выбора оптимальных параметров перемагничи-вания изделий в замкнутой и разомкнутой магнитных цепях.
-
Обоснование характера корреляционной связи ударной вязкости при пониженных температурах испытания с коэрцитивной силой малоуглеродистых и низколегированных сталей в виде кривой с максимумом.
Апробация работы. Оснозные результаты доложены на X Международной конференции по'неразрушаюцему контролю (Москва, 1982 г.), на VBbXI Всесоюзных научно-технических конференциях по физическим методам и средствам контроля (Кишинев, 1977 г., Минск, 1981 г., Львов, 1984 г., Москва, 1987 г.), на Ш,П,71 Всесоюзных межвузовских конференциях по електрсмагнитным методам неразрушащего контроля (Куйбышев, 1978 г., Смск, 1983 г., Могилев 1992 г.), на V научно-технической конференции по судовому магнетизму (Ленинград, 1984 г.), на УП Всесоюзной конференции по проблемам магнитных из,-мерений и магнитоизмерительноа аппаратуры (Ленинград, 1989 г.), на І.Л.У-УПД.НУ Уральских научно-технических конференциях "Современные методы неразрушащего контроля и их метрологическое обеспечение" (Свердловск, 4980-,1981 г., Ижевск 1984,1986,1989 ^.Челябинск, 1988 г., Тюмень, 1994 г.).
Cjrjyjwyja_g^6^euj^ccjp^aura. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературу. Она изложена на 153 страницах, включая 35 рисунков я 12 таблиц. Списск литературы состоит из 159 наименований.
