Физические методы исследования и контроля

Основные магнитные характеристики, зависящие от структуры сталей, — параметры их предельной петли магнитного гистерезиса: коэрцитивная сила H_cs и остаточная намагниченность M_rs. При этом на изменение фазового состава сильнее реагирует намагниченность M_s технического насыщения. В качестве параметров контроля напряженного и структурного состояний стальных изделий используют коэрцитивную силу H_c, остаточную намагниченность M_r и удельные магнитные потери W_h при перемагничивании сталей по частным петлям магнитного гистерезиса. Установлено, что H_c, M_r и W_h чувствительнее к напряжениям в конструкциях и структуре сталей, чем H_cs, M_rs и M_s. Показано, что все «специфические» изменения H_c, M_r и W_h при перемагничивании сталей по частным петлям гистерезиса, происходящие при структурных изменениях, полностью определяются магнитными параметрами предельной петли гистерезиса (H_cs, M_rs, M_s) и напряженностью H_m магнитного поля частной петли. Приведены формулы для расчета H_c, M_r и W_h, с помощью которых оценены изменения этих параметров при термических обработках сталей. Определены особенности структурной чувствительности характеристик частных петель магнитного гистерезиса и целесообразность их использования для магнитного структурного и фазового анализов. Так, диапазон изменения M_r при структурных изменениях в сталях по мере снижения H_m во много раз шире по сравнению с диапазоном возможного изменения M_rs при тех же условиях. Приведены условия (соотношения между магнитными параметрами) и рекомендации (выбор напряженности поля H_m), при выполнении которых использование результатов измерения H_c, M_r и W_h сталей оправдано в магнитной структуроскопии.

1. Вонсовский С. В., Михеев М. Н. Магнитный структурный анализ / Заводская лаборатория. 1957. № 10. С. 1221 – 1226.

2. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. — М.: Мир, 1987. — 419 с.

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

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

5. Неразрушающий контроль. Справочник. В 8 т. / Под ред. В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 2006. — 848 с.

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

7. ГОСТ 8.377–80. Материалы магнитомягкие. Методика выполнения измерений при определении статических магнитных характеристик. — М.: Изд. стандартов, 1986. — 21 с.

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

9. Макаров А. В., Горкунов Э. С., Саврай Р. А. и др. Магнитный и вихретоковый контроль закаленной конструкционной стали, подвергнутой комбинированным деформационно-термическим обработкам / Дефектоскопия. 2012. № 12. С. 3 – 17.

10. Макаров А. В., Горкунов Э. С., Саврай Р. А. и др. Особенности магнитного и вихретокового контроля закаленной конструкционной стали, упрочненной наноструктурирующей фрикционной обработкой / Дефектоскопия. 2012. № 11. С. 3 – 13.

11. Горкунов Э. С., Задворкин С. М., Коковихин Е. А. и др. Влияние деформации прокаткой и одноосным растяжением на структуру, магнитные и механические свойства армко-железа, стали 12Х18Н10Т и составного материала «Сталь 12Х18Н10Т — армко-железо — сталь 12Х18Н10Т» / Дефектоскопия. 2011. № 6. С. 16 – 30.

12. Горкунов Э. С., Субачев Ю. В., Задворкин С. М. и др. Влияние термической обработки и упругопластической деформации на магнитные свойства порошковой стали 50Н2M / Физическая мезомеханика. 2011. Т. 14. № 2. С. 27 – 38.

13. Горкунов Э. С., Смирнов С. В., Родионова С. С. Влияние пластической деформации на поврежденность и магнитные характеристики низкоуглеродистой стали / Физическая мезомеханика. 2003. Т. 6. № 5. С. 101 – 108.

14. Кулеев В. Г., Царькова Т. П., Казанцева Ж. В. Влияние пластических деформаций на зависимости остаточной намагниченности сталей от упругих растягивающих напряжений / Физика металлов и металловедение. 2009. Т. 107. Вып. 5. С. 468 – 471.

15. Горкунов Э. С. Различные состояния остаточной намагниченности и их устойчивость к внешним воздействиям. К вопросу о «методе магнитной памяти» / Дефектоскопия. 2014. № 11. С. 3 – 21.

16. Горкунов Э. С., Якушенко Е. И., Задворкин С. М., Мушников А. Н. Влияние упругих деформаций на магнитные характеристики хромоникелевых сталей / Физика металлов и металловедение. 2015. Т. 116. № 2. С. 156 – 164.

17. Михеев М. Н., Горкунов Э. С. Магнитные методы контроля закалки и последующего отпуска изделий из низколегированных конструкционных сталей / Магнитные методы неразрушающего контроля: сб. статей. — Свердловск: УНЦ АН СССР, 1979. С. 3 – 14.

18. Tomáš I. Non-destructive magnetic adaptive testing of ferromagnetic materials / J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 268. Issue 1 – 2. P. 178 – 185.

19. Vértesy G., Tomáš I., Mészáros I. Non-destructive indication of plastic deformation of cold-rolled stainless steel by magnetic adaptive testing / J. Magn. Magn. Mater. 2007. Vol. 310. Issue 1. P. 76 – 82.

20. Сандомирский С. Г. Расчет кривой намагничивания и частных петель гистерезиса ферромагнитных материалов по основным магнитным параметрам / Электричество. 2010. № 1. С. 61 – 64.

21. Сандомирский С. Г. Анализ структурной и фазовой чувствительности коэрцитивной силы частных петель гистерезиса сталей / Металлы. 2014. № 2. С. 37 – 43.

22. Сандомирский С. Г. Анализ влияния режимов термической обработки сталей на их остаточную намагниченность на частных петлях магнитного гистерезиса / Сталь. 2016. № 4. С. 55 – 59.

23. Сандомирский С. Г. Расчет изменения намагниченности на частных петлях гистерезиса сталей по основным магнитным параметрам предельной петли гистерезиса / Электричество. 2016. № 12. С. 39 – 43.

24. Сандомирский С. Г. Расчет основной кривой намагничивания конструкционных сталей по результатам измерений параметров предельной петли гистерезиса / Измерительная техника. 2017. № 2. С. 54 – 57.

25. Сандомирский С. Г. Расчет и анализ плотности удельных магнитных потерь на гистерезис при перемагничивании сталей на частных петлях магнитного гистерезиса / Электротехника. 2018. № 3. С. 65 – 69.

26. Мельгуй М. А., Шидловская Э. А. Экспериментальная проверка аналитических выражений для нелинейных свойств ферромагнитных материалов / Дефектоскопия. 1987. № 11. С. 11 – 18.

27. Мельгуй М. А. Формулы для описания нелинейных и гистерезисных свойств ферромагнетиков / Дефектоскопия. 1987. № 11. С. 3 – 10.

28. Мельгуй М. А., Сандомирская Е. Г. Взаимосвязь между коэрцитивной силой предельного статического цикла магнитного гистерезиса и параметрами частных циклов при динамическом перемагничивании / Весцi АН БССР, сер. фiз.-тэх. навук. 1988. № 4. С. 77 – 81.

29. Сандомирский С. Г. Возможности и ограничения использования измерений релаксационных магнитных параметров сталей в магнитном структурном анализе (обзор) / В мире неразрушающего контроля. 2013. № 4. С. 5 – 11.

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