Спосіб визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інструментальних сталей

Спосіб визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інструментальних сталей шляхом вимірювання сили притягання постійного магніту до об'єкта контролю, який відрізняється тим, що одночасно вимірюють масу еталонного зразка і зразка, який підлягає контролю, та силу притягання до цих зразків постійних магнітів з ідентичними характеристиками через однакові повітряні зазори, порівнюють отримані сигнали і їх різницю використовують як міру вмісту залишкового аустеніту в об'ємі зразка, що підлягає контролю. Винахід відноситься до галузі магнітних вимірювань, зокрема до неруйнівного контролю якості металопродукції, і може бути використаний в металургії і машинобудуванні для визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інструментальних сталей. Відомо спосіб визначення структури зразків матеріалів шляхом збудження в матеріалі електромагнітного поля і наступного вимірювання його амплітуди та фази і визначення фазового складу матеріалу по кореляції між амплітудою та фазою (А. с. 361435 СССР G01N 27/00. Способ определения структуры материалов /А.С. Суворов. Опубл. 07.12.72, Бюл. №1, 1973). Недоліком цього способу є відносна складність його реалізації і недостатня чутливість при застосуванні для визначення залишкового аустеніту в структурі вуглецевих сталей. Також відомо спосіб визначення вмісту залишкового аустеніту (немагнітної фази) у виробах із сталі з аустенітно-мартенситною структурою, наприклад у підшипникової сталі, який полягає в тому, що на виробі вимірюють питомий електричний опір, а результат вимірювання порівнюють з експериментально отриманою залежністю питомого електричного опору від вмісту аустеніту для ета лонних виробів з відомим вмістом аустеніту (Авт. свид. 265916 ЧССР, МКИ4 G01N, 33/20 /Лискутинова М. - №9376-860; Заявл. 16.12.86; Опубл. 13.04.90). Недоліком цього способу є недостатня точність вимірювання вмісту залишкового аустеніту, обумовлена низьким коефіцієнтом кореляції між питомим електричним опором сталевого виробу і вмістом залишкового аустеніту. Крім того, на результати вимірювань інтенсивно впливають коливання електричної напруги джерела живлення і температури навколишнього середовища. Найбільш близьким (прототипом) до запропонованого винаходу щодо технічної суті та досягнутого результату є магнітний спосіб визначення вмісту феритної фази і шару наплавки на феромагнітній основі шляхом вимірювання зусилля притягання постійного магніту, виконаного з двох колінеарно намагнічених частин, до об'єкта контролю. Спосіб передбачає додаткову зміну орієнтації частин магніту на протилежну та вимірюванні зусилля притягання в тій же точці виробу і по результату двох вимірювань визначення вмісту феритної фази і товщини шару наплавки з врахуванням градуювальних кривих. Недоліком цього способу також є складність та неможливість оперативного визна (19) UA (11) 93590 (13) C2 (21) a200905835 (22) 09.06.2009 (24) 25.02.2011 (46) 25.02.2011, Бюл.№ 4, 2011 р. (72) БОГДАН КІМ СТЕПАНОВИЧ, МОІСЕЄВ ЮРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, САНКІН АНАТОЛІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ (73) ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ НАН УКРАЇНИ (56) CS 265916 B1; 13.04.1990 SU 1196786 A; 07.12.1985 SU 96403; 18.03.1952 JP 1141348 A; 02.06.1989 SU 361435; 07.12.1972 3 чення вмісту фериту або залишкового аустеніту у промислових сталевих виробах. В основу запропонованого винаходу поставлена задача спрощення процесу визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інструментальних сталей. Поставлена задача вирішена тим, що запропонований спосіб визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інструментальних сталей шляхом вимірювання сили притягання постійного магніту до об'єкта контролю передбачає те, що одночасно вимірюють масу еталонного зразка і зразка, який піддягає контролю, та силу притягання до цих зразків постійних магнітів з ідентичними характеристиками через однакові повітряні зазори, порівнюють отримані сигнали і їх різницю використовують в якості міри вмісту залишкового аустеніту в об'ємі зразка, що піддягає контролю. Запропонований спосіб дозволяє спростити процес визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інструментальних сталей завдяки порівнянню сил, створених масою еталонного і контрольного зразків і сил притягання однакових постійних магнітів до цих зразків та використанню отриманого сигналу в якості міри вмісту залишкового аустеніту в об'ємі контрольного зразка. Для пояснення запропонованого винаходу на фіг. 1 наведено структурно-функціональну схему пристрою, який реалізує спосіб визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інструментальних сталей. Силовимірювальний датчик 1, закріплений на нерухомій основі, має на своєму силовому вході приймальну площадку 2 для еталонного зразка з інструментальної сталі з відомим (мінімальним) вмістом залишкового аустеніту. Для правильно загартованих і відпущених інструментальних сталей залишковий аустеніт практично відсутній. Над зразком 3 на нерухомій основі розміщений постійний магніт 4 співвісно з силовим входом датчика 1. Зазор  ' між магнітом 4 і зразком 3 встановлюo ють за допомогою регулювального елементу 5, жорстко з'єднаного з магнітом 4. Силовимірювальний датчик 6, аналогічний за своїми параметрами з датчиком 1, закріплений на нерухомій основі і також має на своєму силовому вході приймальну площадку 7 для зразка 8 з інструментальної сталі, що підлягає контролю. Над зразком 8 на нерухомій основі розміщений постійний магніт 9 співвісно з силовим входом датчика 6, причому геометричні параметри і магнітні характеристики магніту 9 такі ж, як і у магніта 4. Зазор  ' ' між магнітом 9 і зразo ком 8 встановлюють за допомогою регулювального елементу 10, жорстко з'єднаного з магнітом 9. Передбачено, що для отримання можливості реалізації запропонованого способу '  ' '  o . o o Виходи датчиків 1 і 6 електрично з'єднані з блоком 11 віднімання, вихід котрого через підсилювач 12 підключений до мікропроцесорного блока 13 вимірювання вмісту залишкового аустеніту у зразку 8, що підлягає контролю. Блок 13 має клавіатуру 14. Вихід блока 12 підключений до цифрового індикатора 15, на якому висвітлюється процентний вміст 93590 4 залишкового аустеніту у зразку 8. Живлення елементів схеми здійснюється від блока 16 живлення. Процес визначення вмісту залишкового аустеніту у зразку з інструментальної сталі з використанням запропонованого способу відбувається наступним чином. У вихідному стані зразки 3 і 8 знаходяться поза площадками 2 і 7 відповідно, постійні магніти 4 і 9 знаходяться у крайньому верхньому положенні, електрична схема пристрою обнулена і на індикаторі 15 висвітлені нулі. Після розміщення еталонного 3 і контрольного 8 зразків однакової маси і геометричних розмірів на площадках 2 17 відповідно на силових входах датчиків 1 і ' ' 6 з'являються сили Fo і Fк , створені масами mo і mк зразків 3 і 8 відповідно. Оскільки mo=mк, то ∆Uo=∆Uк=0, а отже і ∆Ua=0, на індикаторі 15 також залишаються висвітленими нулі. Після цього за допомогою регулювальних елементів 5 і 10 встановлюють постійні магніти 4 і 9 над зразками 3 і 8 відповідно з каліброваним повітряним зазором ' 'o  'o  o . В результаті на силових входах дат'' ' чиків 1 і 6 з'являються сили Fo і Fк' , створені за рахунок взаємодії постійних магнітів 4 і 9 із зраз '' ' ками 3 і 8 відповідно через зазор δо. Сили Fo і Fк' мають протилежний знак (направлені вгору) із си' ' лами Fo і Fк . Тому сумарні сили на силових вхо ' '' дах датчиків 1 і 6 стануть рівними: Fo  Fo  Fo ; ' ' Fк  Fк  Fк' . Відповідно на виходах датчиків 1 і 6 з'являться сигнали ∆Uо=f(∆Fo) і ∆Uк=f(∆Fк), які порівнюються у блоці 11, вихідний сигнал ∆Ua котрого ∆Ua=∆Uо-∆Uк пропорційний вмісту залишкового аустеніту у зразку 8. Сигнал ∆Ua після підсилення в блоці 12 надходить в блок 13 де оброблюється по заданій програмі, яка передбачає визначення вмісту залишкового аустеніту в процентах. На цьому процес визначення вмісту залишкового аустеніту у зразку з даної інструментальної сталі закінчується. Для визначення вмісту залишкового аустеніту у зразках з інших інструментальних сталей еталонний і контрольний зразки цих сталей розміщують на площадках 2 і 7 відповідно, а процес визначення здійснюють аналогічно. Найбільшу практичну цінність має цей спосіб для сталей, які зазнають загартування як термічної операції, що сприяє появі залишкового аустеніту і, насамперед, для інструментальних вуглецевих сталей. Як показали результати досліджень, похибка визначення залишкового аустеніту за допомогою запропонованого способу мінімальна, якщо інструментальна сталь не містить спеціальних немагнітних карбідів, тобто має в своїй структурі лише магнітні структурні складові і парамагнітну γфазу. Цій умові з допустимою похибкою відповідають низьколеговані вуглецеві сталі. Для легованих, особливо заевтектоїдних сталей, треба додатково враховувати вплив спеціальних карбідів та складу твердого розчину. 5 93590 Таким чином, запропонований спосіб, на відміну від прототипу та інших аналогів, дає змогу одержати новий технічний ефект, виражений у спрощенні процесу визначення вмісту залишково Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 го аустеніту в інструментальних сталях, особливо при контролі якості термообробки та визначенні причин браку. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601