Способ импульсного магнитного контроля температуры отпуска изделия из улучшаемой ферромагнитной стали после его окончания

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА ИЗДЕЛИЯ ИЗ УЛУЧШАЕМОЙ ФЕРРОМАГНИТНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ЕГО ОКОНЧАНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Кратиров Валерий Борисович Бурак Вероника Анатольевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Способ импульсного магнитного контроля температуры отпуска изделия из улучшаемой ферромагнитной стали после его окончания, в котором на контролируемое изделие вначале воздействуют импульсом магнитного поля длительностью не менее 3,5 мс с амплитудой, превышающей коэрцитивную силу изделия, и формой, повторяющей форму тока при апериодическом разряде конденсатора, затем - импульсом магнитного поля той же 11395 1 2008.12.30 формы и длительности и противоположного направления с амплитудой, недостаточной для перемагничивания изделия и обеспечивающей нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия, подвергнутого отпуску при максимальной для изделий исследуемого типа температуре, затем измеряют указанный градиент и определяют искомую температуру по заранее установленной корреляционной температурной зависимости измеренной величины. Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использовано на машиностроительных и металлургических предприятиях для неразрушающего контроля температуры отпуска изделий из улучшаемых ферромагнитных сталей после его окончания. Известен способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при 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,что не позволяет контролировать температуру отпуска изделия из улучшаемой ферромагнитной стали, содержащей более 0,3 углерода, после его окончания. 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 температуры отпуска изделий из улучшаемых марок ферромагнитных сталей, содержащих более 0,3 углерода, после его окончания из-за неоднозначной зависимости измеряемого градиента от температуры термообработки и от механических свойств изделий из этих сталей. Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ контроля механических свойств изделий из ферромагнитных сталей, при котором на контролируемое 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 отжига и его применимость преимущественно к плоским изделиям,что не позволяет контролировать температуру отпуска изделия из некоторых улучшаемых марок сталей с содержанием углерода более 0,3 после его окончания. Цель настоящего изобретения - повышение чувствительности градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности над центром намагниченного участка к изменению температуры отпуска, которому было подвергнуто изделие 2 11395 1 2008.12.30 из улучшаемой ферромагнитной стали, и расширение видов формы изделий, к которым оно может быть применено. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемое изделие вначале воздействуют импульсом магнитного поля Н длительностью не менее 3,5 мс с амплитудой Н, превышающей коэрцитивную силу изделия, и формой, повторяющей форму тока при апериодическом разряде конденсатора, затем - импульсом магнитного поля той же формы и длительности и противоположного направления с амплитудой Нр, недостаточной для перемагничивания изделия и обеспечивающей нулевое значение градиентанормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия, подвергнутого отпуску при максимальной для изделий испытуемого типа температуре, затем измеряют указанный градиент и определяют искомую температуру по заранее установленной корреляционной температурной зависимости измеренной величины. В отличие от прототипа импульсные магнитные поля с амплитудой соответственно Н и Нр имеют произвольную конфигурацию, их направление не привязано к поверхности контролируемого изделия, форма во времени подобна форме тока апериодического разряда конденсатора, их длительность превышает 3,5 мс, а амплитуда Нр импульса противоположного направления выбрана такой, что величина градиентана эталонном изделии, подвергнутом отпуску при максимальной для данного типа изделий температуре,равна нулю. На фиг. 1 показана форма намагничивающего (а) и размагничивающего (б) импульсов магнитного поля при периодическом (1) и апериодическом (2) разряде конденсатора. На фиг. 2 показана зависимость градиента Нг нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности от температуры отпуска отп образцов из стали 45 импульсами, имеющими форму тока периодического разряда конденсатора и длительность 3,5 мс, при величинах амплитуды Нр размагничивающего импульса- 81103 А/м- 56103 А/м- 44,6103 А/м- 22,3103 А/м. На фиг. 3 показана зависимость градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченностиот температуры отпуска отп образцов из стали 45 импульсами, имеющими форму тока апериодического разряда конденсатора длительностью 1,5 мс (а), 2,0 мс (б), 2,5 мс (в) и 3,5 мс (г), при величинах амплитуды Нр размагничивающего импульса а) -- 47,3103 А/м,- 20,8103 А/м,- 0 б) -- 54,6103 А/м, - 26,2103 А/м,- 0 в) -- 78,7103 А/м,- 34,6103 А/м,- 0 г) -- 81,2103 А/м,- 44,6103 А/м,- 0. На фиг. 4 показана одна из возможных структурных схем устройства для реализации способа по заявке. Способ осуществляют следующим образом. На испытуемое изделие воздействуют импульсным магнитным полем Н одного направления с амплитудой Н, превышающей коэрцитивную силу изделия, затем импульсным магнитным полем Н противоположного направления с амплитудой Нр,недостаточной для перемагничивания изделия, причем импульсные магнитные поля имеют форму тока апериодического разряда конденсатора, а длительность каждого из них превышает 3,5 мс, измеряют после воздействия импульсного магнитного поля противоположной полярности градиент Нг нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка и по заранее установленным калибровочным уравнениям определяют режим отпуска объекта контроля, причем амплитуда импульсного магнитного поля противоположного направления заранее выбрана такой, что величина градиента на эталонном изделии, подвергнутом отпуску при максимальной для данного типа изделий температуре, равна нулю. Предложенный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 4. 3 11395 1 2008.12.30 Устройство содержит блок управления 1, 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 и размагничивающего импульсов. Устанавливают намагничивающий соленоид 3 на поверхность испытуемого изделия или помещают изделие внутрь соленоида 3 (на фигуре не показано) и включают программируемый генератор 2 намагничивающих импульсов тока, которые,проходя через намагничивающий соленоид 3, создают импульсное магнитное поле, которое сначала 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 измеряемому градиенту, поступают на индикатор 7, по показаниям которого и по заранее установленным корреляционным связям определяют температуру отпуска контролируемого изделия. Как видно из фиг. 2 и фиг. 3, величина градиента Нг нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности наиболее чувствительна к температуре отпуска контролируемых образцов в случае, когда намагничивающий и размагничивающий импульсы имеют форму тока апериодического разряда конденсатора, их длительность превышает 3,5 мс, а амплитуда размагничивающего импульса установлена такой,что величина градиента на эталонном изделии, подвергнутом отпуску при максимальной для данного типа изделий температуре, равна нулю. То, что импульсные магнитные поля с амплитудой Н и Нр соответственно имеют произвольную конфигурацию, а их направление не привязано к поверхности контролируемого изделия, позволяет контролировать не только плоские изделия, но и изделия другой формы, например трубки, втулки, стержни. Техническим результатом осуществления предлагаемого способа является повышение чувствительности импульсного магнитного метода контроля температуры отпуска изделий из улучшаемых марок ферромагнитных сталей, не имеющих однозначной зависимости результата измерения стандартных магнитных характеристик от температуры отпуска в широком интервале ее изменения, и расширение видов формы изделий, к которым предлагаемый способ может быть применен. Источники информации 1. Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. - Мн. Наука и техника, 1980. - С. 140-141, 151-162. 2. А.с. СССР 708795, 1982. 3. А.с. СССР 1719975 А 1, 1992. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5