Способ упрочнения ферромагнитныхМАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК C22F1/10 C21D1/04 

(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к металлург гии, в частности к упрочнению ферромагнетиков (черных и цветных металлов) и может найти применение, например, для упрочнения никеля. Способ может бЬть использован для упроч нения любых изделий, допускающих небольшие пластические деформации, до 1%. Известен способ термомеханической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в том, что к овразцу прикладывают внешнюю нагрузку при определенной температуре и определенной скорости, соответствующей условию равенства внешнего и внутреннего сопротивлений деформирования материала. Плавное повышение нагрузки способствует вскрытию спект ра слабых мест в макроскопической области и их упрочнению, определению дефектов в попе .упругих напряжений f Недостатком данного способа является то, что он требует больших стапеней пластической деформации и выполнение целого ряда условий: опреде ленной температуры, скорости деформи рования и т.д., а также то, что в ре зультате столь сложного упрочнения не достигается высокий предел теку-. чести. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ термомеханической обработки ферромагнитных материалов, включающий деформацию в магнитном поле, которую осуществляют при температурах, близких к вязкохрупкому переходу и с напряженностью магнитного поля меньше напряженности поля насыщения 21 . Однако при известном способе необходимо осуществлять определенные режимы пластической деформации, а в результате этого не достигается высокий предел текучести. Цель изобретения - улучшение прочностных свойств ферромагнитных материалов, в частности повышение предела текучести. Поставленная цель достигается тем, что намагничивают образец после снятия нагрузки, при этом все последние нагружения до предела тгкучести повторяют при выключенном магнитг ном поле, а величину последнего увеличивают после каждого нагружеиия. С наилучшим эффектом упрочнения циклы нагружения и намагничивания осуществляют при температуре 77,34,2°К, величину поля намагничивания за 10 циклов нагружения изменяю в интервале 10-1000 э, образец намо гничивают поочередно во взаимноперпендикулярных магнитных полях. Новая совокупность действий способа, т.е. последовательные или чер дующиеся нагружения до предела теку чести и намагничивания разгруженного образца позволяют сформировать в образце сложную и устойчивую доменную и дислокационную структуры, что обеспечивает более высокий в сравнении с известными способами упрочнения предел текучести, пример но вь„ие на 20% для поликристаллов, на 45% для монокристаллов. На фиг. 1 схематически изображе устройство, пригодное для реализации предлагаемогос:поеоба; на фиг. 2 - зависимость повышения пред ла текучести поликристаллического келя от величины поля намагничивания при различных температурах; на фиг. 3 - зависимость повышения пред ла текучести монокристалла никеля ориентацией оси растяжения вблизи 100; на фиг. 4 - зависимость дб величины и ориентации постоянного магнитного поля при 4,2°К для поли кристаллического никеля; на фиг.5 зависимость изменения предела теку чести монокристаллического никеля от величины и ориентации поля намагничивания при 4,2°К. Устройство для упрочнения ферромагнетиков (фиг.1) содержит тянущий и;ток 1, подвижную штангу 2, соленоид 3 для создания продольног магнитного поля (Ни ), захват 4, о разец 5 и катушка 6 для создания п перечного магнитного поля (Hj). (Устройство для охлаждения образца на фиг.1 не показано). Предлагаемое устройство позволя производить поочередное намг гничивание во взаимноперпендикулярных магнитных полях, причем без отогре ва образца, что очень существенно при низкотемпературной обработке. Пример. Упрочнению подверг лись поликристаллические и монокри таллические образцы никеля Н-0 и Н-1 с размерами рабочей части 25x5x1,5 мм при скорости деформирования 6,7 следующим образом: сначала образец 5 нагружался в исходном (ненамагниченном) состоя нии до предела текучести (Цэ,6о), разгружался, затем к нему прикладывалось постоянное магнитное поле, продольное (Н)| ) либо поперечное (н) по отношению к оси растяжения Величина начального поля намагничивания составляла 10-20 э. После в ключения поля образец 5 вновь нагру жался до несколько возросшего предела текучести, разгружался, после чего к нему прикладывалось поле 2040 э. Затем поле выключалось и образец 5 вновь нагружался до предела текучести. Такая последовательность осуществлялась многократно, причем величина поля намагничивания после каждого нагружения увеличивалась. Максимальная величина поля намагничивания составляла 1500 э. Во всех .случаях следили за изменением предела текучести а t г ГдСН) - tg для монокристаллов (и1-бо для поликристаллов, где ,6оСй)- предел текучести образцов намагниченных полем И; - предел текучести исходных ненамагниченных образцов. Результаты проведенных исследований обработаны в виде графиков, представленных на фиг. 2-5 .Из представленных результатов следует, что эффект упрочнения никеля имеет место во всем температурном интервале 4,2-300 - К. Наибольшая величина егО наблюдается при 4,2° К и уменьшается с ростом температуры. Характер зависимости л t и д fj от величины поля намагничивания для ncGX температур, кроме 4,2°К одинаков . Так в небольших полях до 150 э наб; одастся резкое увеличение дГ и дс5 и выход на нась:ще 1ие в интервале 300-600 э при 77,3; 130; ЗОО- К. Для 4,2°К выход на насыщение наблюдается в больших полях. Как у поликристаллов, так и у монокристаллов при многократном нагружении и намагничивании образуется устойчивая магнитная структура, которая не разрушается в уменьшающемся до нуля переменном магнитном поле. Об этом свидетельствует постоянство предела текучести после размагничивания. Определяющую роль в наблюдаемом упрочнений играет взаимодействие мехаду дислокациями и стенками магнитных доменов, структура и устойчивость которых зависит не только от величины и ориентации полеР намагничивания, но и той пластической деформации, которая накапливается при многократном нагружении . Упрочнение может быть усилено с помощью дополнительного дробления магнитной структуры при намагничива нии в чередующихся полях (Hj н„ ) намагничивания, что и следует из данных, приведенных на верхней кривой фиг.5. Для получения температур и полей амагничивания, при которых эффект прочнения наибольший, изучалось лияние величины и ориентации поля амагничивания при различных темпеатурах нагружения (4,2; 77,3; 130; 00°К). Установлено, что оптимальой температурой упрочнения являетя 4,2°К.

Использование предлагаемого способа позволит повысить предел текучести ферромагнетиков, обеспечить по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

достижение заметного упрочнения до 45% при малых степенях деформации (суммарная деформация в процессе многократного нагрухсения составляла примерно 1%);

применение малых (до 2 кэ) магнитных полей намагничивания для создания упрочняющей магнитной структуры.

изобретения

Формула

./

-г„

WO

100

во

до предела текучести повторяют при выключенном магнитном поле, а величину последнего увеличивают после каждого нагружения на 10-20 э.

0 магнитного поля за 10 циклов нагружения и намагничивания изменяют в интервале 10-1000 э.

s намагничивают попеременно во взаимно перпендикулярных магнитных rtoлях.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

0

700 еоо И.З

о too гоо JOO ш) Sffo

Фиг.г.

XOff

зон

Ш

SOO 4,3

Фиг.З

798193

SOO 1000Мэ

Риг. 5