Спосіб визначення ударної в’язкості аустенітних манганових сталей

Реферат: Спосіб визначення ударної в'язкості аустенітних манганових сталей полягає в тому, що із сталевих матеріалів виготовляють еталонні зразки, які піддають магнетуванню, розміщуючи їх в постійному магнетному полі, вимірюють магнетний параметр, встановлюють градуювальну залежність між ударною в'язкістю і магнетним параметром. Досліджувані зразки із сталевих матеріалів піддають магнетуванню і визначають магнетний параметр. За допомогою градуювальної залежності цього магнетного параметра від ударної в'язкості визначають ударну в'язкість досліджуваного матеріалу. Як магнетний параметр вимірюють парамагнетну питому магнетну сприйнятливість сталевого матеріалу. UA 73517 U (12) UA 73517 U UA 73517 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі машинобудування і металургії, а саме до способів визначення ударної в'язкості аустенітних манганових сталей. Відомий спосіб визначення механічних властивостей сталі з феромагнетних матеріалів [1], який полягає в тому, що вимірюються магнетні параметри (коерцитивна сила, магнетна проникність), а потім за залежністю цих параметрів від механічних властивостей для еталонних сталей визначають механічні властивості досліджуваної сталі. Недоліком цього способу є можливість його використання лише для феромагнетних матеріалів, яким властиві ці магнетні параметри. Це значно звужує область використання способу, бо більшість матеріалів є слабомагнетними (парамагнетики, діамагнетики). Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі є спосіб визначення ударної в'язкості металічних виробів [2], прийнятий за прототип, в якому для визначення ударної в'язкості матеріалу конструкції встановлюють тарирувальну залежність між ударною в'язкістю матеріалу зразків, які піддаються деформаційному старінню різного ступеня, та їх магнето-шумовим сигналом. До недоліків даного методу слід віднести наявність впливу власних шумів перетворювача, теплових шумів системи реєстрації сигналу і зовнішніх електромагнетних завад на форму та амплітуду магнето-шумового сигналу, що впливає на якість визначення ударної в'язкості. Задачею корисної моделі є: - створення способу визначення ударної в'язкості сталевих матеріалів аустенітного класу (парамагнетиків); - підвищення достовірності і точності вимірювання ударної в'язкості для вищеназваних сталей. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення ударної в'язкості аустенітних манганових сталей, який полягає в тому, що із сталевих матеріалів виготовляють еталонні зразки, які піддають магнетуванню, розміщуючи їх в постійному магнетному полі, вимірюють магнетний параметр, встановлюють градуювальну залежність між ударною в'язкістю і магнетним параметром, потім досліджувані зразки із сталевих матеріалів піддають магнетуванню і визначають магнетний параметр та за допомогою градуювальної залежності цього магнетного параметра від ударної в'язкості визначають ударну в'язкість досліджуваного матеріалу. За магнетний параметр приймають парамагнетну питому магнетну сприйнятливість сталевого матеріалу. Технічний результат полягає в можливості використання способу для визначення ударної в'язкості манганових сталей, які належать до аустенітного класу, і в підвищенні достовірності та точності визначення завдяки використанню магнетного параметру - парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості аустеніту та дозволяє використовувати пропонований спосіб для визначення з підвищеною якістю ударної в'язкості аустенітних манганових сталей. Відмінними ознаками є використання структурно-чутливого параметру парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості аустеніту, що підвищує достовірність і точність визначення ударної в'язкості. Це забезпечує усій заявленій сукупності ознак відповідність критерію „Новизна" та приводить до нових технічних результатів. На фіг. 1 подано залежність ударної в'язкості KCU від парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості χ0 для еталонних аустенітних манганових сталей. Спосіб здійснюється так. Для визначення ударної в'язкості досліджуваної сталі 110Г13Л (пл. 6) запропонованим способом побудована градуювальна залежність «парамагнетна питома сприйнятливість ударна в'язкість» з використанням еталонних зразків зі сталей 110Г8Л (пл. 1, 2), 110Г10Л (пл. 3, 4) і 110Г13Л (пл. 5). Для повної аустенізації зразки загартовували у воду від 1050 °С і визначали ударну в'язкість KCU та парамагнетну питому сприйнятливість χ 0. Хемічний склад сталей в залежності від плавки і марки наведено у таблиці 1. Вміст мангану варіювався від 8,43 до 13,8 % мас. Вміст інших елементів витримувався в межах хемічного складу для сталі 110Г13Л згідно з стандарту ГОСТ 977-88. Ударна в'язкість KCU визначалась згідно з ГОСТ 9454-78. 1 UA 73517 U Таблиця 1 Хемічний склад еталонних та досліджуваної сталей № плавки 1 2 3 4 5 6 5 10 Марка сталі 110Г8Л 110Г8Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г13Л 110Г13Л С 1,34 1,14 1,39 1,30 1,16 1,35 Елемент, % мас. Si S Р 0,80 0,140 0,092 0,66 0,040 0,088 0,56 0,014 0,110 0,87 0,014 0,084 0,76 0,016 0,092 0,76 0,009 0,090 Мn 8,43 8,60 10,42 10,70 13,80 12,91 Сr 0,060 0,100 0,001 0,100 0,100 0,180 Аl 0,019 0,019 0,025 0,021 0,018 0,018 На магнетометричній установці [3] вимірювався компенсаційний струм еталонних зразків і зр для визначення парамагнетної питомої сприйнятливості χ 0. Так, наприклад, для сталі 110Г13Л 5 (пл. 5) еталонний зразок мав масу m зр=128,74 мг. Під дією магнетного поля Н=2,55·10 А/м він змістився і для його повернення у вихідне положення був прикладений компенсаційний струм ізр=5,54 мА. Для знаходження парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості χ 0 еталонного зразка використовували відоме для солі Мора табличне значення магнетної сприйнятливості χ м=3,2·10 8 3 м /кг. Для солі Мора масою m м=65,0 мг компенсаційний струм становив і м =3,78 мА. Відносна похибка вимірювань складала 2÷3 %. Використовуючи наступні вирази [4] для еталонного зразка сталі 110Г13Л (пл. 5) і солі Мора: dH (1), dx dH (2) ім  m м   м  Н dx і зр  m зр   0  Н 15 отримаємо формулу для розрахунку парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості χ 0 сталі 110Г13Л (пл. 5): 0  20  мА мг м3 і зр mм 5,54 65,0   м    3,2  10  8     мА мг кг ім m зр 3,78 128,74     2,37  10  8 м3/кг.   Аналогічно були визначені значення парамагнетної питомої сприйнятливості χ0 і для інших еталонних зразків сталей: 110Г8Л (пл. 1, 2), 110Г10Л (пл. 3, 4). Ударну в'язкість і значення парамагнетної питомої сприйнятливості згаданих сталей вказано у табл. 2. На підставі даних табл. 2 побудовано градуювальну залежність «парамагнетна питома сприйнятливість - ударна в'язкість» для еталонних матеріалів (Фіг. 1). Таблиця 2 Значення парамагнетної питомої сприйнятливості χ0, вміст мангану Мn і ударної в'язкості KCU еталонних сталей № плавки 1 2 3 4 5 25 30 Марка сталі 110Г8Л 110Г8Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г13Л Мn, % мас. 8,43 8,60 10,42 10,70 13,80 -8 3 χ0, 10 м /кг 3,92 3,90 2,88 2,81 2,37 KCU, Дж/см 79 84 176 190 223 2 Потім визначали за допомогою магнетометричної установки парамагнетну питому магнетну -8 3 сприйнятливість досліджуваної сталі 110Г13Л (пл. 6), яка дорівнює 2,67·10 м /кг, і за отриманою раніше залежністю для еталонних матеріалів за градуювальним графіком «парамагнетна сприйнятливість - ударна в'язкість» (Фіг. 1) знаходили величину ударної в'язкості 2 досліджуваного матеріалу, яка дорівнює 200 Дж/см . Ударна в'язкість цієї сталі, яка була 2 визначена згідно з ГОСТ 9454-78 (випробування на ударний вигин), дорівнювала 204 Дж/см . Отже розбіжність результатів знаходиться в межах 2÷3 %, що є цілком допустимим і прийнятним. 2 UA 73517 U 5 10 15 20 Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок про те, що технічне рішення, яке заявляється, задовольняє критерію «Промислове застосування». Джерела інформації: 6 1. Пат. № 5679887 США. МПК G01N27/80, G01N33/20, G01R33/12, G01R033/12, B23Q017/20, G01N003/00. Method of estimating mechanical hardness of steel from its magnetic properties [Електронний ресурс] / Z.S. Salmasi, H.J. Stanbury, T. Meydan, A.J. Moses, O.P. Page, P. Beckley - № PCT/GB94/02337; заявл. 19.06.1996; опубл. 21.10.1997. Режим доступу: http://patft.uspto.gov/netacgi/nphParser?Sect1=PTO2&Sect2=mTOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearchbool.html&r=1&f=G&1=50&col=AND&d=PTXT&sl=5679887&OS=5679887&RS=5679887 6 2. Пат. № 2108560 Российской Федерации. МПК G01N3/00, G01N3/30. Способ определения остаточного ресурса конструкции [Електронний ресурс] / Ю.И. Пашков, Л.Л. Ситников, В.В. Ершов, В.С. Волков, М.В.Демаков - № 95115924/28; заявл. 13.09.1995; опубл. 10.04.1998. Режим доступу: http://www.fips.ru/cdfi/Fips2009.dll/CurrDoc?SessionKey=L6F8RQEGFEWCCCDLSUGW&GotoDoc= 1&Query=3 3. Мирошниченко Ф.Д. Магнитометрические весы с униполярной астатической системой и механико-магнитным зацеплением призмы [Текст] / Ф.Д. Мирошниченко, В.Л. Снежной// Приборостроение. Межведомственный научно-технический сб. № 2; К.: Техника.- 1966. - с. 48. 4. Чечерников, В.И. Магнитные измерения [Текст] / В.И. Чечерников. - М.: Изд-во Московского университета. - 1969. - с. 128. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб визначення ударної в'язкості аустенітних манганових сталей, який полягає в тому, що із сталевих матеріалів виготовляють еталонні зразки, які піддають магнетуванню, розміщуючи їх в постійному магнетному полі, вимірюють магнетний параметр, встановлюють градуювальну залежність між ударною в'язкістю і магнетним параметром, потім досліджувані зразки із сталевих матеріалів піддають магнетуванню і визначають магнетний параметр та за допомогою градуювальної залежності цього магнетного параметра від ударної в'язкості визначають ударну в'язкість досліджуваного матеріалу, який відрізняється тим, що як магнетний параметр вимірюють парамагнетну питому магнетну сприйнятливість сталевого матеріалу. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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