Спосіб визначення мікротвердості аустенітних манганових сталей

Реферат: UA 78157 U UA 78157 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі машинобудування і металургії, а саме до способів визначення мікротвердості 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, втрата потужності), 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). Найбільш близьким аналогом до пропонованої корисної моделі є спосіб контролю механічних властивостей чавуну в литві [2], в якому встановлюють залежність між електрорушійною силою електромагнетного перетворювача і магнетною проникністю виміряних при різних параметрах поля, яке намагнечує від твердості матеріалу. До недоліків даного способу слід віднести низьку точність та значну трудоємність, які зумовлені значним числом проміжних операцій (металографія, підбір постійної складової напруженості магнетного полю, визначення періоду коливань коливного контуру та ін.). Також вибраний магнетний параметр, а саме магнітна проникливість, при малих феромагнітних властивостях матеріалу (наприклад, парамагнетики) визначається з великою похибкою. Задачею корисної моделі є: - створення способу визначення мікротвердості сталевих матеріалів аустенітного класу (парамагнетиків); - підвищення достовірності і точності вимірювання мікротвердості для вищеназваних сталей. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення мікротвердості аустенітних манганових сталей, який полягає в тому, що еталонні зразки із матеріалів, які перевіряються, піддають магнетуванню, розміщуючи їх в постійному магнетному полі, вимірюють магнетний параметр, встановлюють залежність між мікротвердістю і магнетним параметром, потім досліджувані зразки із матеріалу, який перевіряється, також піддають магнетуванню і визначають магнетний параметр та по отриманій раніше залежності цього магнетного параметра від мікротвердості для еталонних зразків визначають мікротвердість досліджуваних зразків, згідно з корисною моделлю, як магнетний параметр вимірюють парамагнетну питому магнетну сприйнятливість матеріалу, який перевіряється. Технічний результат полягає в можливості використання способу для визначення мікротвердості манганових сталей, які належать до аустенітного класу, і в підвищенні достовірності та точності визначення завдяки використанню магнетного параметра парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості аустеніту та дозволяє використовувати пропонований спосіб для визначення з підвищеною якістю мікротвердості аустенітних манганових сталей. Відмінними ознаками є використання структурно-чутливого параметра парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості аустеніту, що підвищує достовірність і точність визначення мікротвердості. На кресленні наведено залежність мікротвердості від парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості  0 для еталонних аустенітних манганових сталей. Спосіб здійснюють наступним чином. Для визначення мікротвердості досліджуваної сталі 110Г10Л (зразок № 8) запропонованим способом побудована градуювальна залежність "парамагнетна питома сприйнятливість мікротвердість" з використанням еталонних зразків зі сталей 110Г13Л (зразки № 1, 2), 110Г10Л (зразки № 3, 4, 5) і 110Г8Л (зразки № 6, 7). Для повної аустенізації зразки загартовували у воду від 1050 °C і визначали мікротвердість та парамагнетну питому сприйнятливість  0 . Хімічний склад сталей в залежності від зразка і марки наведено у таблиці 1. Вміст мангану варіювався від 8.43 до 13.8 % мас. Вміст інших елементів витримувався в межах хімічного складу для сталі 110Г13Л згідно зі стандартом ГОСТ 977-88. Мікротвердість визначалась згідно з ГОСТ 9450-76 з використанням приладу ПМТ-3 та навантаження 50 г. 1 UA 78157 U Таблиця 1 Хімічний склад еталонних (зразки № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) та досліджуваної (зразок № 8) сталей № зразка 1 2 3 4 5 6 7 8 5 Марка сталі 110Г13Л 110Г13Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г8Л 110Г8Л 110Г10Л С 1.16 1.35 1.30 1.19 1.24 1.14 1.34 1.23 Мn 13.80 12.91 10.70 10.47 9.75 8.60 8.43 10.57 Елемент, % Si Сr 0.76 0.10 0.76 0.18 0.87 0.10 0.45 0.01 0.48 0.10 0.66 0.10 0.80 0.06 0.51 0.01 мас. Аl 0.018 0.018 0.021 0.022 0.019 0.019 0.019 0.018 Р 0.092 0.090 0.084 0.100 0.092 0.088 0.092 0.1 S 0.016 0.009 0.014 0.015 0.017 0.04 0.014 0.016 На магнетометричній установці [3] вимірювали компенсаційний струм еталонних зразків і зр для визначення парамагнетної питомої сприйнятливості  0 . Так, наприклад, для сталі 110Г13Л (зразок № 1) еталонний зразок мав масу mзр  128 .74 мг . Під дією магнетного поля Н  2.55  10 5 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  0 еталонного зразка використовували відоме для солі Мора табличне значення магнетної сприйнятливості 10 15 20 м  3.2  10 8 м3 / кг . Для солі Мора масою mм  65.0 мг компенсаційний струм становив ім  3.78 мА . Відносна похибка вимірювань складала 2  3 % . Використовуючи наступні вирази [4] для еталонного зразка сталі 110Г13Л (зразок № 1) і солі Мора: dH , (1), ізр  mзр  0  H dx dH , (2), ім  mм  м  H dx отримаємо формулу для розрахунку парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості  0 сталі 110Г13Л (зразок № 1):  мА мг м3  ізр mм 5.54 65.0   2.37  10 8 м3 / кг . 0    м    3.2  10 8     мА мг кг  ім mзр 3.78 128 .74   Аналогічно були визначені значення парамагнетної питомої сприйнятливості  0 і для інших еталонних зразків сталей: 110Г13Л (зразок № 2), 110Г10Л (зразки № 3, 4, 5) і 110Г8Л (зразки № 6, 7). Значення мікротвердості і парамагнетної питомої сприйнятливості згаданих сталей вказано у табл. 2. На підставі даних табл. 2 побудовано залежність "парамагнетна питома сприйнятливість мікротвердість" для еталонних зразків (Фіг. 1). 2 UA 78157 U Таблиця 2 Значення парамагнетної питомої сприйнятливості  0 , вміст мангану Мn і мікротвердості еталонних зразків № зразка 1 2 3 4 5 6 7 5 10 15 20 Марка сталі 110Г13Л 110Г13Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г8Л 110Г8Л Мn, % мас. 13.80 12.91 10.70 10.47 9.75 8.60 8.43  0 , 10 м /кг 2.37 2.58 2.81 3.19 3.28 3.90 3.95 -8 3 Мікротвердість 315 338 350 422 428 610 637 Потім визначали за допомогою магнетометричної установки парамагнетну питому магнетну сприйнятливість досліджуваної сталі 110Г10Л (зразок № 8), яка дорівнює 3.02  10 8 м3 / кг , і за отриманою раніше залежністю для еталонних зразків за графіком "парамагнетна сприйнятливість мікротвердість" (Фіг. 1) знаходили величину мікротвердості досліджуваного матеріалу, яка дорівнює 381. Мікротвердість цієї сталі, яка була визначена згідно з ГОСТ 945076, дорівнювала 387. Отже розбіжність результатів знаходиться в межах 2  3% , що є цілком допустимим і прийнятним. 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://www.patents.com/us-5679887.html. 2. AC СССР № 1516940, МПК G01N27/80. Способ контроля механических свойств чугуна в отливках [Електронний ресурс] / А.Ш. Миневич, Г.Ю. Шульте - № 4334318/25-28; заявл. 30.10.1987; опубл. 23.10.1989: бюл. № 39. Режим доступу: http: //wwwl.fips.ru. 3. Сніжной Г.В. Автоматизована установка для визначення магнетної сприйнятливості криць та стопів [Текст] / Г.В. Сніжной, Є.Л. Жавжаров // Збірник наукових праць "Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Серія - Радіотехніка. Радіоапаратобудування". - 2012. - № 49. – С 136-141. 4. Чечерников. В.И. Магнитные измерения [Текст] / В.И. Чечерников. - М.: Изд-во Московского университета. - 1969. - С. 128. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб визначення мікротвердості аустенітних манганових сталей, який полягає в тому, що еталонні зразки із матеріалів, які перевіряються, піддають магнетуванню, розміщуючи їх в постійному магнетному полі, вимірюють магнетний параметр, встановлюють залежність між мікротвердістю і магнетним параметром, потім досліджувані зразки із матеріалу, який перевіряється, також піддають магнетуванню і визначають магнетний параметр та по отриманій раніше залежності цього магнетного параметра від мікротвердості для еталонних зразків, визначають мікротвердість досліджуваних зразків, який відрізняється тим, що як магнетний параметр вимірюють парамагнетну питому магнетну сприйнятливість матеріалу, який перевіряється. 3 UA 78157 U 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 4