Способ определения точки Кюри дисперсной ферромагнитной фазы в гетерогенном ферромагнитном материале Советский патент 1986 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения точек Кюри отдельных фаз в ферромагнитных сплавах с двумя и более фазами, одна из ко. торых является матричной с более высокой точкой Кюри, Целью изобретения является повышение точности способа за счет исключения погрешности, обусловленной температурными изменениями намагниченности доменов матричной фазы, релаксацией внутренних напряжений и других процессов, происходяпщх в гетерогенном материале при нагреве.

На фиг 1 представлена зависимост остаточной намагниченности образца от температуры, поясняющая осуществление способа; на фиг. 2 - та же зависимость для низколегированной стали ОГ2С1Д,

Способ осуществляют следующим образом.

Образец гетерогенного сплава намагничивают при комнатной температуре Т, , затем его нагревают (в отсутствии приложенного поля) и измеряют в процессе нагрева остаточную намагниченность Id (фиг, 1, кривая 1). При те:мпературе Т„ , которая выш:е температуры TC окончания резкого спада остаточной на у1агниченности, но ниже точки Кюри мат ичной фазы 0 образец повторно намагничивают.

Превышение температуры повторного намагничивания Т„ над температурой оконч/гния резкого спада остаточ:ной намагниченности при нагреве Т;. , которая представляет собой ориентировочное значение точки Кгсри дисперсной фазы, составляет 50 100°С, Такое превьпиение обеспечивает иамагничизание образца при температуре выше точки Кюри дисперсной фазы.

Затем повторно намагниченный образец охлаждают (также в отсутствии приложенного поля) и измеряют остаточную намагниченность в процессе охлаждения (фиг, 1, кривая 2). Точку Кюри дисперсной ферромагнитной фазы 0J определяют по температуре 1 начала резкого спад,а остаточной намагниченности при охлаждении образца.

Выявление температур окончания резкого спада остаточной намагниченности при нагреве и .начала резкого спада остаточной намагниченности при

3102

охлаждении может производиться по записанным с помощью двухкоординатно.го потенциометра кривым зависимости остаточной намагниченности от температуры. При этом д.пя измерения остаточной намагниченности образца можно использовать феррозонд,

Так, например, для определения точки Кюри дисперсной карбидной фазы

(легированного цемента (Fe, Ме) С в низколегированной стали 10Г2С1Д с содержанием,%: С 0,09; Мп 1,50; Si 0,95; Си 0,04) образец этой стали (2x2x50 мм) с приваренной к нему хромельалюмелевой термопарой помещали в фарфоровую трубку ( 10x2 мм, длина 275 мм) и намагничивали с помощью электромагнита при 20°С до насыщения. Затем трубку с образцом нагревали в

трубчатой электропечи с бифилярной обмоткой со скоростью 10°/мин, В процессе нагрева трубку с образцом периодически вынимали из печи и помещали в измерительную катушку (200

витков) для измерения с помощью баллистического гальванометра остаточной намагниченности образца в относительных единицах (деления гальванометра). При этом строили зависимость остаточной намагниченности от температуры (фиг, 2, крива.я 3) и выявляли температуру окончания, резкого спада, которая составила 140°С, При температуре 240°С, которая

на температуры окончания, резкого спада остаточной, намагниченности, но ниже точки Кюри матричной фазы - 0 -железа - 768°С, образец повторно намагничивали, выключали

печь и в процессе охлаждения образца со скоростью 10°/мин периодически измеряли его остаточную намагниченность. По измеренным значениям строили зависимость остаточной намагниченности от температуры при охлаждении (фиг, 2, кривая 4) и выявляли температуру начала резкого спада остаточной намагниченности (точку Кюри легированного марганцем и KpehiHHeM

цементита), которая составила 155°С, Количество этого цементита при указанном содержании угларода в стали (0,09%) составляет 1,4%.

Относительная погрешность определения точки Кюри дисперсной фазы по предлагаемому способу составляет 1,5%.

Температура окончания резкого спада остаточной намагниченности при нагреве образца, равная 140ЯС, представляет собой ориентировочное значение точки Кюри,

Повторное намагничивание образца при температуре выше температуры окончания резкого спада остаточной намагниченности при нагреве, но ниже точки Кюри матричной фазы позволяет получить такую магнитную структуру образца, которая обеспечивает повышенную устойчивость остаточной намагниченности При охлаждении до наi чала магнитного превращения дисперсной фазы. Это обусловлено тем, что частицы дисперсной фазы в парамагнитном состоянии более эффективно, чем в ферромагнитном состоянии, препятствуют смещению доменных границ матричной фазы. Так как частицы дисперсной фазы в парамагнитном состоянии проявляют себя как полости в матричной фазе, то магнитное поле в объеме этих частиц (.поле внутреннего рассеяния) по направлению противоположно остаточной намагниченности матричной фазы. Поэтому при охлаждении образц;а ниже точки Кюри дисперсной фазы частицы этой фазы намагничиваются в направлении, противоположном направлению остаточной намагниченности матричной фазы. В результате этого . происходит резкое снижение остаточной намагниченности образца. Так как уровень остаточной напряженности повторно намагниченного образца почти .не изменяется при снижении температуры до начала температуры магнитного превращения дисперсной фазы, то температура начала резкого спада остаточной намагниченности, вызванного 1 агнитным превращением дисперсной фазы ( точка .Кюри), выявляется очень четко, в результате чего псвьш1ается точность ее определения.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает определение точки Кюри дисперсной ферромагнитной фазы при незначительном ее содержании (0,5-5%) в гетерогенном сплаве с точностью не ниже 1,5%. Кроме того, повышается достоверность определения точки Кюри, так как магнитное превра673104

щение дисперсной фазы фиксируется дважды: при нагреве и охлаждении, в результате чего исключаются возможные случаи неправильной интерпре5 тации спада остаточной намагниченности образца.

Это позволит осуществлять термомагнитный анализ карбидной и нитридной фаз в низкоуглеродистых и низко10 легированных сталях, а также в технически чистом железе после различных режимов термической обработки и пластической деформации, что способствует совершенствованию упрочняющих

15 видов термической и термомеханической обработок этих материалов.

Формула изобретения

20 Способ определения точки Кюри дисперсной ферромагнитной фазы в гетерогенном ферромагнитном материале, включающий намагничивание образца гетерогенного ферромагнитного мате25 риала при комнатной температуре, последующий нагрев и измерение остаточ ной намагниченности образца в процессе нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения точности 3Q способа, после нагрева образец повторно намагничивают, охлаждают до комнатной температуры и измеряют остаточную намагниченность в процессе охлаждения, при этом точку Кюри дисперсной ферромагнитной фазы, а также

5 температуру окончания нагрева образца определяют из соотношений

0э Т,, ; Тс Тц 0„,

где Oj - точка Кюри дисперсной ферро0магнитной фазы;

температура начала спада остаточной намагниченности образца в процессе охлаждения ;

5

©м- точка Кюри матричной фазы гетерогенного ферромагнитного материала;

Т(, - температура окончания спада остаточной намагничен ности образца в процессе нагрева;

Тц - температура окойчания нагрева.

4j

0 40

Тис температура

(PUBd

т 160 200 йО 2ВО

Теипература С iPus. г

Изобретение относится к области измерительной техники. Может быть использовано при определении точек Кюри отдельных фаз в ферромагнитных сплавах с двумя и более фазами, одна из которых является матричной с более высокой точкой Кюри. Цель изобретения - повышение точности способа. Предлагаемый способ заключается в следующем. Образец гетерогенного ферромагнитного материала намагничиваютпри комнатной температуре, затем нагревают его и в процессе нагрева измеряют остаточную намагниченность. Достижение цели осуществляется засчет того, что образец повторно намагничивают, затем охлаждают до комнатной температуры и измеряют остаточную намагниченность в процессе охлаждения. Точку Кюри дисперсной ферромагнитной фазы и температуру окончания нагрева образца определяют, исходя из значений - температуры начала спада остаточной намагниченности образца в процессе охлаждения, . Q точки Кюри матричной фазы гетерогенного ферромагнитного материала и тем (Л пературы окончания спада остаточной намагниченности образца в процессе нагрева. Таким образом, в результате того, что уровень остаточной намаг- .S ниченности практически не изменяется в процессе повторного намагничивания tsD при снижении температуры, то темпера- JJJ тура начала резкого спада остаточной намагниченности выявляется очень чет- J ко, что обуславливает повьшение точности ее определения. 2 ил.