zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2024-90-1-34-41zldm-2096Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLОпределение процентного соотношения парамагнитная — ферромагнитная фаза магнитометрическим методомMagnetometric determination of the percentage ratio of paramagnetic — ferromagnetic phaseБеломытцевМ. Ю.BelomyttcevM. Yu.

Михаил Юрьевич Беломытцев

119049, Москва, Ленинский пр-кт, д. 4, стр. 1

Michail Yu. Belomyttcev

4, str. 1, Leninsky prosp., Moscow, 119049

КузькоЕ. И.KuzkoE. I.

Евгений Иванович Кузько

119049, Москва, Ленинский пр-кт, д. 4, стр. 1

Evgeny I. Kuzko

4, str. 1, Leninsky prosp., Moscow, 119049

НИТУ «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology «MISIS»Russian Federation2024220120249013441Copyright © Беломытцев М.Ю., Кузько Е.И., 20242024Беломытцев М.Ю., Кузько Е.И.Belomyttcev M.Y., Kuzko E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2096

Измерение магнитных характеристик металлических объектов позволяет исследовать весь объем материала одновременно, тогда как общеупотребительные металлографический и рентгенографический (фазовый) методы дают информацию лишь о тонком слое металла около анализируемой поверхности. В работе представлены результаты определения процентного соотношения парамагнитная — ферромагнитная фаза в металлических материалах магнитометрическим методом, приведено уравнение, связывающее параметры образца и показатель его магнитной проницаемости. С помощью регистрации частоты колебаний электрического контура, построенного на цепочке конденсатор — катушка индуктивности (измерительная катушка), в которую помещался образец, определяли относительное изменение магнитной проницаемости, характеризующей фазовые соотношения. Двухфазную структуру (феррит + аустенит) моделировали помещением в измерительную катушку ферро- и неферромагнитных образцов (Fe + Cu или Fe + Х19Н10Т) в разных пропорциях. Исследовали относительную магнитную проницаемость образцов стали 160Х12МФ, закаленных от 1030 – 1250 °C. Установлено, что для получения твердости на уровне 62 HRC температура закалки не должна превышать 1120 °C. Полученные результаты могут быть использованы при поиске оптимальных режимов термической обработки в первую очередь быстрорежущих сталей с высокой устойчивостью аустенита.

Measuring of the magnetic characteristics of metal objects makes it possible to study the entire volume of the material simultaneously, while the commonly used metallographic and X-ray (phase) methods provide information only about a thin subsurface metal layer. The results of determining the percentage ratio of the paramagnetic — ferromagnetic phase in metallic materials by the magnetometric method are presented. An equation that relates the magnetic permeability and the parameters of the sample is derived. A relative change in the magnetic permeability, which characterizes the phase relationships, was determined by recording the oscillation frequency of the electric circuit built on the chain capacitor — inductor (measuring coil), in which the sample was placed. A two-phase structure (ferrite + austenite) was simulated by placing ferro- and non-ferromagnetic samples (Fe + Cu or Fe + X19H10T) in different proportions into the measuring coil. The relative magnetic permeability of 160Cr12MoV steel samples quenched at 1030 – 1250°C was studied. It has been revealed that a quenching temperature should not exceed 1120°C to provide a hardness value of 62 HRC. The results obtained can be used in the search for optimal heat treatment regimes, primarily for high-speed steels with a high austenite stability.

магнитная проницаемостьинструментальные сталимартенситаустениттермическая обработкатвердость.magnetic permeabilityferritic-martensitic steelsmartensiteausteniteheat treatmenthardness.ReferencesМеталловедение и термическая обработка стали. Т. 1. Методы испытаний и исследований / Под ред. Бернштейна М. Л., Рахштадта А. Г. — М.: Металлургия, 1985. — 352 с.Metal science and heat treatment of steel. Vol. 1. Methods of testing and research. — Moscow: Metallurgiya, 1985. — 352 p. [in Russian].Бабич Н. Г., Захаренко Н. И. Магнитометрические исследования твёрдых растворов на основе хрома в тройной системе Cr – Co – Mn / Физика металлов и металловедение. 2003. Т. 96. № 5. С. 28 – 31.Babich N. G., Zakharenko N. I. Magnetometric studies of chromium-based solid solutions in the Cr – Co – Mn ternary system / Fiz. Met. Metalloved. 2003. Vol. 96. N 5. P. 28 – 31 [in Russian].Уваров А. И., Сандовский Н. Ф., Вильданова Н. Ф., Ануфриева Е. И. Влияние структуры стареющих инваров с метастабильным аустенитом на частотную зависимость магнитной проницаемости / Металлы. 2008. № 4. С. 92 – 99.Uvarov A. I., Sandovsky N. F., Vildanova N. F., Anufrieva E. I. Influence of the structure of aging invars with metastable austenite on the frequency dependence of magnetic permeability / Metally. 2008. N 4. P. 92 – 99 [in Russian].Корнилова А. В., Селищев А. И., Идармачёв И. М. Применение магнитных видов неразрушающего контроля для изделий из инструментальных штамповых сталей / Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 10(724). С. 56 – 62.Kornilova A. V., Selishchev A. I., Idarmachev I. M. The use of magnetic types of non-destructive testing for products from tool die steels / Metalloved. Term. Obrab. Met. 2015. N 10(724). P. 56 – 62 [in Russian].Кузько Е. И., Беломытцев М. Ю., Белов В. А. Исследование фазовых превращений в высокохромистых ферритно-мартенситных сталях магнитометрическим методом / Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. № 4. С. 57 – 63.Kuzko E. I., Belomyttsev M. Yu., Belov V. A. Investigation of phase transformations in high-chromium ferritic-martensitic steels by the magnetometric method / Metalloved. Term. Obrab. Met. 2018. N 4. P. 57 – 63 [in Russian].Беломытцев М. Ю., Кузько Е. И., Прокофьев П. А. Использование магнитометрического метода для исследования ферритно-мартенситных сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 11. С. 41 – 46.Belomyttsev M. Yu., Kuzko E. I., Prokofiev P. A. Using the magnetometric method for the study of ferritic-martensitic steels / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2017. Vol. 83. N 11. P. 41 – 46 [in Russian].Беломытцев М. Ю., Кузько Е. И., Прокофьев П. А., Суляев Т. Д. Определение критических температур и структурного состояния 13 %-х хромистых сталей магнитометрическим методом / Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 9. С. 732 – 738.Belomyttsev M. Yu., Kuzko E. I., Prokofiev P. A., Sulyaev T. D. Determination of critical temperatures and structural state of 13 % chromium steels by the magnetometric method / Izv. Vuzov. Cher. Met. 2017. Vol. 60. N 9. P. 732 – 738 [in Russian].Wei Gong, Zhouhua Jiang, Lixiang Zhang, Changyong Chen, Yanwu Dong. Influence of Mg addition on inclusions and mechanical properties of Cr12Mo1V1 steel under high pressure / Materials Science and Engineering A. 2020. Vol. 791. N 139410. P. 1 – 11. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139410Wei Gong, Zhouhua Jiang, Lixiang Zhang, Changyong Chen, Yanwu Dong. Influence of Mg addition on inclusions and mechanical properties of Cr12Mo1V1 steel under high pressure / Materials Science and Engineering A. 2020. Vol. 791. N 139410. P. 1 – 11. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139410Швейкин В. П., Кузнецов В. П., Каманцев И. С. и др. Влияние термической обработки на структуру и механические свойства инструментальной стали 1,6 % C – 12 % Cr – 0,8 % Mo – 0,9 % V / Металловедение и термическая обработка металлов. 2022. № 8(806). С. 21 – 26. DOI: 10.30906/mitom.2022.8.21-26Shveikin V. P., Kuznetsov V. P., Kamantsev I. S., et al. Influence of heat treatment on the structure and mechanical properties of tool steel 1.6% C – 12% Cr – 0.8% Mo – 0.9% V / Metalloved. Term. Obrab. Met. 2022. N 8(806). P. 21 – 26 [in Russian]. DOI: 10.30906/mitom.2022.8.21-26Мордасов Д. М., Зотов С. В. Термоциклическая обработка штампов для работы в условиях для горячего деформирования из стали Х12МФ / Вестник ТГТУ. 2016. Т. 22. ¹ 3. С. 481 – 490.Mordasov D. M., Zotov S. V. Thermal cycling treatment of dies for operation under conditions for hot deformation from 12CrMoV steel / Vestn. TGTU. 2016. Vol. 22. N 3. P. 481 – 490 [in Russian].Pirtovšeka T., Kuglera G., Godecb M., Terčelja M. Microstructural characterization during the hot deformation of 1.17 C – 11.3 Cr – 1.48 V – 2.24 W – 1. 35 Mo ledeburitic tool steel / Materials characterization. 2011. N 62. P. 189 – 197. DOI: 10.1016/j.matchar.2010.11.016Pirtovšeka T., Kuglera G., Godecb M., Terčelja M. Microstructural characterization during the hot deformation of 1.17 C – 11.3 Cr – 1.48 V – 2.24 W – 1. 35 Mo ledeburitic tool steel / Materials characterization. 2011. N 62. P. 189 – 197. DOI: 10.1016/j.matchar.2010.11.016Di H., Zhang X., Wang G., Liu X. Spheroidizing kinetics of eutectic carbide in the twin roll-casting of M2 high speed steel / J. Mater. Process. Technol. 2005. Vol. 166. P. 359 – 363. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.07.085Di H., Zhang X., Wang G., Liu X. Spheroidizing kinetics of eutectic carbide in the twin roll-casting of M2 high speed steel / J. Mater. Process. Technol. 2005. Vol. 166. P. 359 – 363. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.07.085Kugler G., Knap M., Palkowski H., Turk R. Estimation of activation energy for calculating the hot workability properties of metals / Metallurgiya. 2004. Vol. 43. N 4. P. 267 – 272.Kugler G., Knap M., Palkowski H., Turk R. Estimation of activation energy for calculating the hot workability properties of metals / Metallurgiya. 2004. Vol. 43. N 4. P. 267 – 272.Imbert C. A. C., McQueen H. J. Dynamic recrystallisation of A2 and M2 tool steels / Materials Science and Engineering, A. 2001. Vol. 313. P. 104 – 116.Imbert C. A. C., McQueen H. J. Dynamic recrystallisation of A2 and M2 tool steels / Materials Science and Engineering, A. 2001. Vol. 313. P. 104 – 116.Rodenburg C., Krzyzanowski M., Beynon J., Rainforth W. Hot workability of spray-formed AISI M3-2 high-speed steel / Materials Science and Engineering, A. 2004. Vol. 386. P. 420 – 427. DOI: 10.1016/j.msea.2004.07.056Rodenburg C., Krzyzanowski M., Beynon J., Rainforth W. Hot workability of spray-formed AISI M3-2 high-speed steel / Materials Science and Engineering, A. 2004. Vol. 386. P. 420 – 427. DOI: 10.1016/j.msea.2004.07.056Hetzner D. W. Refining carbide size distributions in M1 high speed steel by processing and alloying / Materials characterization. 2001. N 46. P. 175 – 182.Hetzner D. W. Refining carbide size distributions in M1 high speed steel by processing and alloying / Materials characterization. 2001. N 46. P. 175 – 182.Ghomashchi M. R. Quantitative microstructural analysis of M2 grade high speed steel during high temperature treatment / Acta Materialia. 1998. Vol. 46. N 14. P. 5207 – 5220.Ghomashchi M. R. Quantitative microstructural analysis of M2 grade high speed steel during high temperature treatment / Acta Materialia. 1998. Vol. 46. N 14. P. 5207 – 5220.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.