Способ импульсного магнитного контроля температуры отпуска изделия из среднеуглеродистой стали

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА ИЗДЕЛИЯ ИЗ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Бурак Вероника Анатольевна Делендик Михаил Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Способ импульсного магнитного контроля температуры отпуска изделия из среднеуглеродистой стали, в котором контролируемое изделие вначале намагничивают импульсным магнитным полем, затем измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия, размагничивают его импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, обеспечивающей после размагничивания нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при минимальной для изделий данного типа температуре, затем вновь измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия и определяют искомую температуру по заранее установленной корреляционной температурной зависимости суммы двух измеренных градиентов. Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использовано на машиностроительных и металлургических предприятиях для неразрушающего контроля качества отпуска изделий из улучшаемых марок ферромагнитных сталей, подвергаемых закалке и последующему отпуску. Известен способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, в котором изделие намагничивают импульсами аксиально симметричного магнитного поля, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности изделия, а о механических свойствах судят по величине градиента напряженности поля остаточной намагниченности вдоль оси симметрии намагничивающего поля 1. Недостатком известного способа является применимость его только для изделий из материалов, имеющих однозначную зависимость градиента напряженности поля остаточной намагниченности от температуры термообработки и механических свойств изделий,12447 1 2009.10.30 что не позволяет контролировать изделие из среднеуглеродистой стали после закалки и высокотемпературного отпуска. Известен также способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором изделие намагничивают серией импульсов магнитного поля соленоида, ось которого перпендикулярна поверхности испытуемого изделия, при этом амплитуду импульсов в серии сначала увеличивают, а затем уменьшают до минимально возможной величины, после чего измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности над центром намагниченного участка, по величине которого судят о механических свойствах изделия 2. Недостатком известного способа является невозможность контроля изделия из среднеуглеродистой стали после закалки и высокотемпературного отпуска из-за неоднозначной зависимости измеряемого градиента от температуры термообработки и от механических свойств изделий из такой стали. Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ контроля механических свойств изделий из ферромагнитных сталей, при котором на изделие воздействуют импульсным аксиально симметричным магнитным полем одного направления, амплитуда которого превышает коэрцитивную силу изделия, а ось направлена перпендикулярно к его поверхности, затем импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, недостаточной для перемагничивания изделия, и измеряют после окончания воздействия последнего градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка, по величине которого судят о механических свойствах изделия 3. Недостатком известного способа является малая чувствительность измеряемого градиента к температуре отпуска, что не позволяет контролировать изделие из среднеуглеродистой стали, подвергаемой высокотемпературному отпуску после закалки. Технической задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности измеряемого параметра к изменению температуры отпуска изделия из среднеуглеродистой стали. Сущность изобретения заключается в том, что контролируемое изделие вначале намагничивают импульсным магнитным полем, затем измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия, размагничивают его импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, обеспечивающей после размагничивания нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при минимальной для изделий данного типа температуре,затем вновь измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия и определяют искомую температуру по заранее установленной корреляционной температурной зависимости суммы двух измеренных градиентов. В отличие от прототипа по заявляемому способу дополнительно измеряют величину градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия после окончания намагничивания, размагничивают его импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, обеспечивающей после размагничивания нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при минимальной для изделий данного типа температуре, а искомую температуру определяют по заранее установленной корреляционной температурной зависимости суммы двух измеренных градиентов. Это позволяет обеспечить повышение чувствительности измеряемого параметра к изменению температуры отпуска изделия из среднеуглеродистой стали за счет измерения 2 12447 1 2009.10.30 суммы градиентов нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка после намагничивания и после размагничивания предварительно намагниченного изделия импульсом, амплитуда которого обеспечивает полное размагничивание эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при минимальной для данного типа изделий температуре. На фиг. 1 показаны намагничивающий и размагничивающий импульсы, где Н - напряженность магнитного поля,- время, Н - амплитуда намагничивающего импульса,1 - амплитуда размагничивающего импульса. На фиг. 2 показана одна из возможных структурных схем устройства для реализации способа по заявке. На фиг. 3 показаны зависимости градиентовнормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности после намагничивания и размагничивания изделия из стали 45 и их суммы от температуры отп отпуска при Н 5,2103 А/м и длительности каждого из импульсов по 7,5 мс (1 - градиент после окончания намагничивания,2 - градиент после окончания размагничивания при Н 1178103 А/м, 3 - сумма градиентов). Способ осуществляют следующим образом. Испытуемое изделие намагничивают импульсным магнитным полем одного направления с амплитудой Н. После окончания намагничивания измеряют величину градиента от намагниченного участка контролируемого изделия. Затем изделие размагничивают импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой 1, обеспечивающей после размагничивания нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при минимальной для изделий данного типа температуре. Затем вновь измеряют градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия и определяют искомую температуру по заранее установленной корреляционной температурной зависимости суммы двух измеренных градиентов. Предложенный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 2. Устройство содержит блок 1 управления, программируемый генератор 2 импульсов тока, намагничивающий соленоид 3, внутри которого на его оси расположен феррозондградиентометр 4, блок 5 возбуждения феррозонда-градиентометра, измерительный блок 6 и индикатор 7. Для реализации способа включают блок 1 управления и устанавливают требуемые для контролируемого типа изделий амплитуду и длительность намагничивающего Н и размагничивающего 1 импульсов. Устанавливают намагничивающий соленоид 3 на поверхность испытуемого изделия (на фигуре не показано) и включают программируемый генератор 2 намагничивающих импульсов тока, которые, проходя через намагничивающий соленоид 3, создают импульсное магнитное поле (фиг. 1), которое последовательно намагничивает, а затем размагничивает локальную область испытуемого изделия. Электрический сигнал феррозонда-градиентометра 4, вторая гармоника которого пропорциональна градиенту напряженности поля локальной остаточной намагниченности изделия,поступает на измерительный блок 6. С измерительного блока 6 сигналы, пропорциональные сумме градиентов после намагничивания и после размагничивания, поступают на индикатор 7, по показаниям которого и по заранее установленным корреляционным связям определяют температуру отпуска контролируемого изделия. Из фиг. 3 видно, что величина суммы градиентов нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности (кривая 3) после намагничивания и после размагничивания более чувствительна (примерно в 1,5-3 раза) к температуре отпуска контролируемых образцов по сравнению с величинами градиентов после окончания намагничивания (кривая 1) и размагничивания (кривая 2). 3 12447 1 2009.10.30 Техническим результатом осуществления предлагаемого способа является повышение чувствительности импульсного магнитного метода контроля температуры отпуска предварительно закаленного изделия из среднеуглеродистой стали, не имеющей однозначной зависимости результата измерения стандартных магнитных характеристик от температуры отпуска в широком интервале ее изменения. Источники информации 1. Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. - Минск Наука и техника, 1980. - С. 140-141, 151-162. 2. Мельгуй М.А., Кратиров В.Б. Способ определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов. А.с. СССР 708795 // Бюл. изобр. - 1982. -34. - С. 302-303. 3. Мельгуй М.А., Пиунов В.Д., Кратиров В.Б. Способ контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов. А.с. СССР 1719975 // Бюл. изобр. - 1992. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4