Спосіб визначення зносостійкості аустенітних сталей і сплавів

Реферат: UA 68116 U UA 68116 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування і металургії, а саме до способів визначення і контролю зносостійкості аустенітних сталей і сплавів. Відомий спосіб визначення зносостійкості матеріалів [1], в якому досліджуваний матеріал розміщують у змінне магнітне поле з напруженістю близько 5 ерстед, вимірюють магнітну проникність матеріалу, потім за градуювальним графіком "магнітна проникність - зносостійкість", побудованим для еталонного зразка, визначають величину зносостійкості матеріалу. У цьому способі досліджуваний матеріал має бути феромагнітним, а пропонований графік для градуювання виконаний тільки для магнітного поля з напруженістю 5 ерстед, що значно звужує галузь застосування способу, бо більшість сплавів є слабомагнітними (парамагнетики, діамагнетики). Також точність вимірювання намагнічування феромагнітних матеріалів на початковій стадії може істотно змінюватися, що зумовлює низьку достовірність способу. Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі є спосіб визначення зносостійкості сталей [2], прийнятий за прототип, в якому досліджуваний феромагнітний матеріал піддають гартуванню і низькотемпературному відпуску. Потім здійснюють намагнічування постійним магнітним полем до технічного насищення та визначають коерцитивну силу. За отриманою раніше залежністю коерцитивної сили від зносостійкості для еталонного матеріалу визначають зносостійкість досліджуваного матеріалу. Недоліком прототипу є достатньо великий час для проведення контролю у зв'язку з додатковими операціями, а саме гартуванням і низькотемпературним відпуском досліджуваного матеріалу та низька достовірність і точність контролю, тому що вони впливають на фізичні властивості досліджуваного матеріалу. Задачею корисної моделі є: - створення способу визначення зносостійкості сталей і сплавів, які відносяться до аустенітного класу (парамагнетики); - зменшення часу проведення контролю зносостійкості; - спрощення процедури визначення та підвищення достовірності і точності вимірювання зносостійкості для аустенітних сталей. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі визначення зносостійкості аустенітних сталей і сплавів, який полягає в тому, що досліджуваний матеріал намагнічують, розміщуючи його в магнітному полі, визначають один з його магнітних параметрів та по отриманій раніше залежності цього магнітного параметра від зносостійкості для еталонних матеріалів визначають зносостійкість, причому в якості магнітного параметру визначають питому парамагнітну сприйнятливість аустеніту. Технічний результат полягає в можливості використання способу для визначення зносостійкості сталей і сплавів, які відносяться до аустенітного класу (парамагнетики), та в підвищенні достовірності та точності визначення завдяки використанню в якості магнітного параметру питому парамагнітну сприйнятливість аустеніту. Також використання запропонованого способу сприяє економії матеріалу - зразки для дослідження мають розміри 1÷3 мм. Відмінними ознаками є використання структурно-чутливого параметру питомої парамагнітної сприйнятливості, що підвищує достовірність і точність визначення зносостійкості. Ідея корисної моделі пояснена на кресленнях, де на фіг.1 наведено магнітометричну установку для визначення питомої парамагнітної сприйнятливості χ 0 аустеніту; на фіг.2 подана залежність зносостійкості є від питомої парамагнітної сприйнятливості χ 0 в еталонних аустенітних сталях. Спосіб здійснюється наступним чином. Для визначення зносостійкості аустенітної сталі 60Х5Г10 були використані аустенітні сталі 140ХГ7, 130Х2Г7, 130Х4Г7 та 110Х2Г13, з яких було зроблено еталонні зразки розміром 3 ~ 3 × 3 × 3 мм для подальшого дослідження. На магнітометричній установці (фіг.1) [3], вимірювався компенсаційний струм еталонних зразків ізр для визначення питомої парамагнітної сприйнятливості χ 0. Магнітометрична установка містить кварцовий стрижень 1, почеплений на біфілярі 2, уніполярний магнетик 3 з лезом 4, дзеркало 5, ампулу 6 для розміщення еталонного зразка сталі, демпфер 7, компенсаційну котушку 8 з магнетиком 9, шкалу 10 з освітлювачем 11; підвіс 12. Уніполярний магнетик 3 є однополюсним та містить два магнітні паралелепіпеди, що склеєні однаковими полюсами з метою уникнення впливу зовнішніх магнітних полів. Спосіб діє наступним чином. Ампулу 6 з еталонним зразком масою m зр розміщують в градієнтному магнітному полі dH . Під дією магнітного поля, напруженість якого може приймати значення в інтервалі dx 5 2.55÷6.20·10 А/м, ампула 1 6 з еталонним зразком зміщується. UA 68116 U 5 10 15 Поступальний рух стрижня 1 завдяки магнітному зчепленню леза 4 з магнетиком 3 переходить в обертальний рух підвісу 12, на якому розташоване дзеркало 5. Від освітлювача 11 промінь світла падає на дзеркало 5, від якого відбивається світловий промінь, який відображається на шкалі 10. Для повернення світлового променя в нульове положення використовують компенсаційну котушку 8, в якій знаходиться магнетик 9, прикріплений до стрижня 1. При цьому вимірюється величина компенсаційного струму ізр, який подається на компенсаційну котушку 8. Так, наприклад, для сталі 140ХГ7 еталонний зразок мав масу m зр=147.9 мг. Під дією 5 магнітного поля Н=2.55·10 А/м він змістився і для його повернення у вихідне положення був прикладений компенсаційний струм ізр=9.4 мА. Для знаходження питомої парамагнітної сприйнятливості χ0 еталонного зразка використовували відоме для солі Мора табличне -8 3 значення магнітної сприйнятливості χм=3.2·10 м /кг. Для солі Мора масою m м=65 мг компенсаційний струм становив ім=3,78 мА. Відносна похибка вимірювань складала 2÷3 %. Використовуючи наступні вирази для еталонного зразка сталі 140ХГ7 і солі Мора: dH , [4], dx dH , [4] ім  mм  м  H dx ізр  mзр  0  H отримаємо формулу для розрахунку питомої парамагнітної сприйнятливості χ 0 сталі 140ХГ7: 0  20 ізр ім   мА мг м3  mм 9.4 65   3.5  108 м3 кг .  м    3.2  108     мА мг кг  mзр 3.78 147.9   Аналогічним чином були визначені значення питомої парамагнітної сприйнятливості χ 0 еталонних зразків сталей 130Х2Г7, 130Х4Г7 та 110Х2Г13. Зносостійкість є визначали як відношення інтенсивності зношування Ізн сталі 110Х2Г13 до інтенсивності зношування Ізн сталей 140ХГ7, 130Х2Г7, 130Х4Г7. Зносостійкість сталей є та значення питомої парамагнітної сприйнятливості χ0 згаданих еталонних сталей вказане в таблиці 1. Таблиця 1 Значення питомої парамагнітної сприйнятливості χ0, інтенсивності зношування Ізн та зносостійкості ε еталонних сталей. № Марка сталі 1 2 3 4 140ХГ7 130Х2Г7 130Х4Г7 110Х2Г13 χ0, 103 м /кг 3.50 2.90 2.33 3.42 8 Ізн, %мас./год. 0.0443 0.0229 0.0207 0.0374 ε, відн. од. 0.84 1.63 1.81 1.00 25 30 35 40 45 На підставі даних таблиці 1 побудований градуювальний графік "питома парамагнітна сприйнятливість - зносостійкість" для еталонних матеріалів (фіг.2). Потім визначали за допомогою магнітометричної установки питому парамагнітну -8 3 сприйнятливість досліджуваної аустенітної сталі 60Х5Г10, яка дорівнює 3.4·10 м /кг, і за отриманою раніше залежності для еталонних матеріалів за градуювальним графіком "питома парамагнітна сприйнятливість - зносостійкість" (фіг.2) знаходили величину зносостійкості досліджуваного матеріалу, яка дорівнює ε=1.05. Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок про те, що технічне рішення, яке заявляється, задовольняє критерію "Промислове застосування". Джерела інформації: 1. А.С. 268720 СССР, МКИ G01N3/58. Способ определения износостойкости твердых сплавов /В.И. Туманов, Ф.Ф. Смирнов и др. - № 1249603/25-28; заявл. 05.06.1968; опубл. 10.06.1970, Бюл. № 14. 6 2. Пат. №2069343 Российская Федерация. МПК G01N3/58. Способ определения износостойкости стали и сплавов / Э.С. Горкунов, А.В. Макаров и др. - № 5058965/28; заявл. 18.08.1992; опубл. 20.11.1996. 3. Мирошниченко Ф.Д. Магнитометрические весы с униполярной астатической системой и механико-магнитным зацеплением призмы/ ФД. Мірошниченко, В.Л. Снежной// Приборостроение. Межведомсвенный научно-технический сб. № 2; Изд-во "Техника". - Киев, 1998. - С. 48. 2 UA 68116 U 4. Чечерников В.И. Магнитные измерения / В.И. Чечерников. - М.: Московский университет.1969. - С. 128. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб визначення зносостійкості аустенітних сталей і сплавів, який полягає в тому, що досліджуваний матеріал намагнічують, розміщуючи його в магнітному полі, визначають один з його магнітних параметрів та по отриманій раніше залежності цього магнітного параметра від зносостійкості для еталонних матеріалів визначають зносостійкість, який відрізняється тим, що як магнітний параметр визначають питому парамагнітну сприйнятливість аустеніту. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3