Контроль температуры отпуска среднеуглеродистых сталей по параметрам предельной петли магнитного гистерезиса

Основной магнитный параметр, чувствительный к структуре сталей, — коэрцитивная сила H_c. Но H_c сталей с содержанием углерода более 0,3 % меняется немонотонно с увеличением температуры T_о их отпуска после закалки, поэтому она не пригодна для контроля T_о, твердости HRC и механических свойств закаленных изделий из таких сталей. Цель работы — разработка способа контроля изменений структуры среднеуглеродистых сталей, происходящих при термических обработках, с помощью информационных параметров, сформированных с использованием коэрцитивной силы H_c сталей и отношения K_S их остаточной намагниченности M_r к намагниченности M_s технического насыщения. Преимущество предлагаемого подхода по сравнению с измерением релаксационных магнитных параметров состоит в том, что параметры H_c и K_S могут быть измерены по стандартным методикам с минимальными относительными погрешностями (2 и 1 % соответственно). Исследованы зависимости представленных информационных параметров H₀, H_c1 и H_c2 от температуры отпуска и твердости среднеуглеродистых сталей 30 и 45 с учетом дополнительной погрешности их определения. Результаты показали, что H₀, H_c1 и H_c2 монотонно меняются с уменьшением твердости сталей в исследуемом интервале ее изменения. Коэффициент корреляции между значениями H₀, H_c1, H_c2 и твердостью HRC стали 30 в диапазоне 32  HRC  41 составил 0,959, 0,965 и 0,978 соответственно. Это позволяет при разработке методов и приборов магнитной структуроскопии отказаться от сложных и неточных определений релаксационных магнитных параметров, а сосредоточиться на повышении точности измерения H_c и отношения K_S материала изделий.

1. Неразрушающий контроль. Справочник / Под ред. В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 2006. — 848 с.

2. Михеев М. Н., Горкунов Э. С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. — М.: Наука, 1993. — 252 с.

3. Апаев Б. А. Фазовый магнитный анализ сплавов. — М.: Металлургия, 1973. — 280 с.

4. Чернышев Е. Т., Чечурина Е. Н., Чернышева Н. Г., Студенцов Н. В. Магнитные измерения. — М.: Издательство стандартов, 1969. — 248 с.

5. Бида Г. В., Ничипурук А. П. Магнитные свойства термообработанных сталей. — Екатеринбург: УрО РАН, 2005. — 218 с.

6. Царькова Т. П., Бида Г. В., Костин В. Н. Измерение релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной магнитной индукции на образцах разомкнутой формы. — М.: ВИНИТИ, 1987. — 14 с.

7. Бида Г. В., Царькова Т. П., Костин В. Н., Сажина Е. Ю. Использование релаксационных магнитных свойств для неразрушающего контроля закаленных и отпущенных сталей / Дефектоскопия. 1991. № 12. С. 39 – 44.

8. Бида Г. В., Царькова Т. П., Сажина Е. Ю. Влияние структурных изменений при закалке и отпуске на релаксационные намагниченность и магнитную восприимчивость углеродистых и низколегированных сталей / Дефектоскопия. 1995. № 2. С. 72 – 81.

9. Костин В. Н., Царькова Т. П., Бида Г. В., Булавинов А. Н. Компьютерная систематизация и анализ свойств термообработанных сталей / Дефектоскопия. 1999. № 5. С. 69 – 82.

10. Бида Г. В., Сташков А. Н. Комплексное использование магнитных свойств сталей при неразрушающем контроле качества термообработанных деталей / Дефектоскопия. 2003. № 4. С. 67 – 74.

11. Бида Г. В. Магнитные свойства термоупрочненных сталей и неразрушающий контроль их качества. — М.: Маршрут, 2006. — 304 с.

12. Бида Г. В., Ничипурук А. П. Многопараметровые методы в магнитной структуроскопии и неразрушающем контроле механических свойств сталей / Дефектоскопия. 2007. № 8. С. 3 – 24.

13. Костин В. Н., Осинцев А. А., Сташков А. Н. и др. Мобильные средства многопараметровой магнитной структуроскопии / Дефектоскопия. 2008. № 4. С. 66 – 77.

14. Костин К. В., Костин В. К., Смородинский Я. Г. и др. Выбор параметров и алгоритма магнитной твердометрии углеродистых термообработанных сталей методом регрессионного моделирования / Дефектоскопия. 2011. № 2. С. 3 – 11.

15. Костин В. Н., Смородинский Я. Г. Многоцелевые аппаратно-программные системы активного электромагнитного контроля как тенденция / Дефектоскопия. 2017. № 7. С. 23 – 34.

16. Костин В. Н., Василенко О. Н., Сандомирский С. Г. Структурная чувствительность параметров несимметричного цикла «коэрцитивный возврат — намагничивание» термообработанных низкоуглеродистых сталей / Дефектоскопия. 2018. № 11. С. 36 – 42.

17. Мастяева И. Н., Семенихина О. Н. Численные методы: учебное пособие. — М.: Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права, 2004. — 103 с.

18. Сандомирский С. Г. Анализ методической погрешности измерения намагниченности сталей в процессе коэрцитивного возврата / Измерительная техника. 2013. № 2. С. 57 – 60.

19. Сандомирский С. Г. Влияние точности измерения и диапазона изменения физической величины на коэффициент корреляции между ее истинными значениями и результатами измерения / Измерительная техника. 2014. № 10. С. 13 – 17.

20. Клюев В. В., Сандомирский С. Г. Анализ и синтез структурочувствительных магнитных параметров сталей. — М.: СПЕКТР, 2017. — 248 с.

21. Сандомирский С. Г. Использование параметров предельной петли гистерезиса для синтеза структурочувствительных магнитных параметров сталей / Контроль. Диагностика. 2017. № 11. С. 26 – 31.

22. Сандомирский С. Г. Возможности контроля физико-механических свойств стали 40Х по параметрам предельной петли магнитного гистерезиса / Сталь. 2018. № 5. С. 46 – 50.