Спосіб визначення відносного подовження аустенітних манганових сталей

Реферат: Спосіб визначення відносного подовження аустенітних манганових сталей полягає в тому, що еталонні зразки із матеріалів, які перевіряються, піддають магнетуванню, розміщуючи їх в постійному магнетному полі, вимірюють магнетний параметр, встановлюють залежність між відносним подовженням 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 відносного подовження для еталонних зразків визначають відносне подовження досліджуваних зразків. При цьому як магнетний параметр вимірюють парамагнетну питому магнетну сприйнятливість матеріалу, який перевіряється. UA 88670 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОСНОГО ПОДОВЖЕННЯ АУСТЕНІТНИХ МАНГАНОВИХ СТАЛЕЙ UA 88670 U UA 88670 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 відносного подовження 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). Найближчим 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 поля, визначення періоду коливань коливного контуру та ін.). Також вибраний магнетний параметр, а саме магнетна проникливість, при малих феромагнетних властивостях матеріалу (наприклад, парамагнетики) визначається з великою похибкою. Задачею корисної моделі є: - створення способу визначення відносного подовження сталевих матеріалів аустенітного класу (парамагнетиків); - підвищення достовірності і точності вимірювання механічних властивостей, а саме відносного подовження для вищеназваних сталей. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення відносного подовження 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 відносним подовженням 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 відносного подовження для еталонних зразків визначають відносне подовження 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 відносного подовження 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 відносного подовження аустенітних манганових сталей. Відмітними ознаками є використання структурно-чутливого параметру парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості аустеніту, що підвищує достовірність і точність визначення відносного подовження. На кресленні наведено залежність відносного подовження від парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості  0 для еталонних аустенітних манганових сталей. Спосіб здійснюється наступним чином. Для визначення мікротвердості досліджуваної сталі 110Г10Л (зразок № 8) запропонованим способом побудована градуювальна залежність "парамагнетна питома сприйнятливість відносне подовження" 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 відносне подовження 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 з стандартом ГОСТ 977-88. Випробування на розрив проводили на універсальній розривній машині УРМ-50. Відносне подовження 5 визначали згідно з ГОСТ 1497-84. 1 UA 88670 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 10 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 Si 0,76 0,76 0,87 0,45 0,48 0,66 0,80 0,51 Елемент, % мас. Сr Аl 0,10 0,018 0,18 0,018 0,10 0,021 0,01 0,022 0,10 0,019 0,10 0,019 0,06 0,019 0,01 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] вимірювався компенсаційний струм еталонних зразків ізр для визначення парамагнетної питомої сприйнятливості  0 . Так, наприклад, для сталі 110Г13Л 5 (зразок № 1) еталонний зразок мав масу mзр=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  0 еталонного зразка використовували відоме для солі Мора табличне значення магнетної сприйнятливості M =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) iзр  m зр   0  H dx , iм  mм   м  H dH dx , (2) 15 отримуємо формулу для розрахунку парамагнетної питомої магнетної сприйнятливості  0 сталі 110Г13Л (зразок № 1):  мА мг м3  iзр mм 5,54 65,0   2,37  10  8 м3 кг 0    м    3,2  10  8     мА мг кг  iм m зр 3,78 128,74   . 20 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 відносного подовження і парамагнетної питомої сприйнятливості згаданих сталей вказано у табл. 2. На підставі даних табл. 2 побудовано залежність "парамагнетна питома сприйнятливість відносне подовження" для еталонних зразків (креслення). 25 2 UA 88670 U Таблиця 2 Значення парамагнетної питомої сприйнятливості  0 , вміст мангану Mn і подовження еталонних зразків № зразка 10 15 20 Mn, % мас.  0 , 10-8 м3/кг 1 2 3 4 5 6 7 5 Марка сталі 110Г13Л 110Г13Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г10Л 110Г8Л 110Г8Л 13,80 12,91 10,70 10,47 9,75 8,60 8,43 2,37 2,58 2,81 3,19 3,28 3,90 3,95 Відносне подовження, 8, % 42,0 30,7 26,2 16,6 15,4 8,8 8,3 Потім визначали за допомогою магнетометричної установки парамагнетну питому магнетну -8 3 сприйнятливість досліджуваної сталі 110Г10Л (зразок № 8), яка дорівнює 3,02·10 м /кг, і за отриманою раніше залежністю для еталонних зразків за графіком "парамагнетна сприйнятливість - відносне подовження" (креслення) знаходили величину відносного подовження досліджуваного матеріалу, яка дорівнює 18,7. Відносне подовження цієї сталі, яка була визначена згідно з ГОСТ 1497-84, дорівнювало 18,3. Отже, розбіжність результатів знаходиться в межах 2÷3 %, що є цілком допустимим і прийнятним. Джерела інформації: 6 1. Пат. № 5679887 США. МПК G01N 27/80, G01N 33/20, G01R33/12, G01R 033/12, B23Q 017/20, G01N 003/00. 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. A. C. № 1516940 СССР. МПК G01N 27/80. Способ контроля механических свойств чугуна в отливках / А.Ш. Миневич, Г.Ю. Шульте - № 4334318/25-28; заявл. 30.10.1987; опубл. 23.10.1989: бюл. № 39. 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 відносного подовження 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 відносним подовженням 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 відносного подовження для еталонних зразків визначають відносне подовження досліджуваних зразків, який відрізняється тим, що як магнетний параметр вимірюють парамагнетну питому магнетну сприйнятливість матеріалу, який перевіряється. 3 UA 88670 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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