СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА ИЗДЕЛИЙ ИЗ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 2009 года по МПК G01N27/80 

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использовано на машиностроительных и металлургических предприятиях для неразрушающего контроля качества отпуска изделий из улучшаемых марок ферромагнитных сталей, подвергаемых закалке и последующему отпуску.

Известен способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором изделие намагничивают импульсами аксиально симметричного магнитного поля, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности изделия, а о механических свойствах судят по величине градиента напряженности поля остаточной намагниченности вдоль оси симметрии намагничивающего поля [Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. - Минск: Наука и техника, 1980. - С.140-141, 151-162].

Недостатком известного способа является применимость его только для изделий из материалов, имеющих однозначную зависимость градиента напряженности поля остаточной намагниченности от температуры термообработки и механических свойств изделий, что не позволяет контролировать изделия из среднеуглеродистых сталей после закалки и высокотемпературного отпуска.

Известен также способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором изделие намагничивают серией импульсов магнитного поля соленоида, ось которого перпендикулярна поверхности испытуемого изделия, при этом амплитуду импульсов в серии сначала увеличивают, а затем уменьшают до минимально возможной величины, после чего измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности над центром намагниченного участка, по величине которого судят о механических свойствах изделия [Мельгуй М.А., Кратиров В.Б. Способ определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов. - А.с. СССР № 708795. - Бюл. изобр., 1982, №34, с.302-303].

Недостатком известного способа является невозможность контроля изделий из среднеуглеродистых сталей после закалки и высокотемпературного отпуска из-за неоднозначной зависимости измеряемого градиента от температуры термообработки и от механических свойств изделий из этих сталей.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ контроля механических свойств изделий из ферромагнитных сталей, при котором на изделие воздействуют импульсным аксиально симметричным магнитным полем одного направления, амплитуда которого превышает коэрцитивную силу изделия, а ось направлена перпендикулярно к его поверхности, затем импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, недостаточной для перемагничивания изделия, и измеряют после окончания воздействия последнего градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка, по величине которого судят о механических свойствах изделия [Мельгуй М.А., Пиунов В.Д., Кратиров В.Б. Способ контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов. Авт. свид. СССР №728068. - Бюл. изобр., 1981, №21, с.261].

Недостатком известного способа является малая чувствительность измеряемого градиента к температуре отпуска, что не позволяет контролировать изделия из некоторых марок среднеуглеродистых сталей, подвергаемых высокотемпературному отпуску после закалки.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности измеряемого параметра к изменению температуры отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей.

Сущность изобретения заключается в том, что изделие намагничивают импульсным магнитным полем одного направления с амплитудой Н_m и измеряют после окончания намагничивания величину градиента ∇H_rn0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка, затем изделие размагничивают импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой H_mp1 выбранной заранее из условия, что после размагничивания этим полем изделий, подвергнутых отпуску при минимальной для данного типа изделий температуре, величина градиента ∇H_rn1 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка изделия равна нулю, измеряют после окончания размагничивания величину градиента ∇H_rn1 от намагниченного участка контролируемого изделия, а о температуре отпуска судят по сумме измеренных градиентов ∇H_rn0+∇H_rn1.

В отличие от прототипа дополнительно измеряют величину градиента ∇H_rn0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия после окончания намагничивания, амплитуду H_mp1 импульсов магнитного поля противоположного направления при размагничивании выбирают заранее из условия, что после размагничивания этим полем изделий, подвергнутых отпуску при минимальной для данного типа изделий температуре, величина градиента ∇H_rn1 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия равна нулю, а о температуре отпуска судят по сумме измеренных градиентов ∇H_rn0+∇H_rn1.

Это позволяет обеспечить повышение чувствительности измеряемого параметра к изменению температуры отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей за счет измерения суммы градиентов нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка после намагничивания и после размагничивания предварительно намагниченного изделия импульсом, амплитуда которого обеспечивает полное размагничивание изделий, подвергнутых отпуску при минимальной для данного типа изделий температуре.

На фиг.1 показаны намагничивающий и размагничивающий импульсы.

На фиг.2 показана одна из возможных структурных схем устройства для реализации способа по заявке.

На фиг.3 показана зависимость градиентов нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности ∇H_rn0 после окончания намагничивания (кривая 1), ∇H_rn1 после окончания размагничивания при Н_mp1=178·10³ А/м (кривая 2) и суммы градиентов ∇H_rn0+∇H_rn1 (кривая 3) от температуры отпуска Т_отп образцов из стали 45 (H_m=5,2·10³ А/м, длительность каждого из импульсов - 7,5 мс).

Способ осуществляют следующим образом.

Испытуемое изделие намагничивают импульсным магнитным полем одного направления с амплитудой H_m. После окончания намагничивания измеряют величину градиента ∇H_rn0 от намагниченного участка контролируемого изделия. Затем изделие размагничивают импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой Н_mp1, выбранной заранее из условия, что после размагничивания этим полем изделий, подвергнутых отпуску при минимальной для данного типа изделий температуре, величина градиента ∇H_rn1 равна нулю. После окончания размагничивания измеряют величину градиента ∇H_rn1 от контролируемого изделия. Суммируют значения измеренных градиентов ∇H_rn0+∇H_rn1 и по величине полученной суммы и по заранее установленным зависимостям судят о температуре отпуска.

Предложенный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 2.

Устройство содержит блок управления 1, программируемый генератор 2 импульсов тока, намагничивающий соленоид 3, внутри которого на его оси расположен феррозонд-градиентометр 4, блок 5 возбуждения феррозонда-градиентометра, измерительный блок 6 и индикатор 7.

Для реализации способа включают блок 1 управления и устанавливают требуемые для контролируемого типа изделий амплитуду и длительность намагничивающего Н_m и размагничивающего H_mp1 импульсов. Устанавливают намагничивающий соленоид 3 на поверхность испытуемого изделия (не показано) и включают программируемый генератор 2 намагничивающих импульсов тока, которые, проходя через намагничивающий соленоид 3, создают импульсное магнитное поле (фиг.1), которое последовательно намагничивает, а затем размагничивает локальную область испытуемого изделия. Электрический сигнал феррозонда-градиентометра 4, вторая гармоника которого пропорциональна градиенту напряженности поля локальной остаточной намагниченности изделия, поступает на измерительный блок 6. С измерительного блока 6 сигналы, пропорциональные сумме градиентов после намагничивания и после размагничивания, поступают на индикатор 7, по показаниям которого и по заранее установленным корреляционным связям определяют температуру отпуска контролируемого изделия.

Из фиг. 3 видно, что величина суммы ∇H_rn0+∇H_rn1 градиентов нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности после намагничивания и после размагничивания более чувствительна (примерно в 1,5-3 раза) к температуре отпуска контролируемых образцов по сравнению с величинами градиентов ∇H_rn0 и ∇H_rn1.

Техническим результатом осуществления предлагаемого способа является повышение чувствительности импульсного магнитного метода контроля температуры отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей, не имеющих однозначной зависимости результата измерения стандартных магнитных характеристик от температуры отпуска предварительно закаленных изделий в широком интервале ее изменения.

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использовано на машиностроительных и металлургических предприятиях для неразрушающего контроля температуры отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей, подвергаемых закалке и последующему отпуску. Способ импульсного магнитного контроля температуры отпуска изделий заключается в том, что изделие намагничивают импульсным магнитным полем одного направления с амплитудой H_m и измеряют после окончания намагничивания величину градиента ∇H_rn0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка, затем изделие размагничивают импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой H_mp1, выбранной заранее из условия, что после размагничивания этим полем изделий, подвергнутых отпуску при минимальной для данного типа изделий температуре, величина градиента ∇H_rn1 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка изделия равна нулю, измеряют после окончания размагничивания величину градиента ∇H_rn1 от намагниченного участка контролируемого изделия, а о температуре отпуска судят по сумме измеренных градиентов ∇H_rn0+∇H_rn1. Технический результат: повышение чувствительности измеряемого параметра к изменению температуры отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей, не имеющих однозначной зависимости результата измерения стандартных магнитных характеристик от температуры отпуска предварительно закаленных изделий в широком интервале ее изменения. 3 ил.

Способ импульсного магнитного контроля температуры отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей, при котором изделие намагничивают импульсным магнитным полем одного направления с амплитудой H_m, затем размагничивают импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой H_mp1 и после окончания размагничивания измеряют градиент ∇H_rn1 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка, отличающийся тем, что дополнительно измеряют градиент ∇_rn0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка после окончания намагничивания, амплитуду H_mp1 импульсного магнитного поля при размагничивании выбирают такой, что после размагничивания этим полем изделий, подвергнутых отпуску при минимальной для данного типа изделий температуре, величина градиента ∇H_rn1 от намагниченного участка изделия равна нулю, а о температуре отпуска судят по сумме измеренных градиентов ∇H_rn0+∇H_rn1.