Магнитных измерений

Магнитные сплавы подразделяют на две группы, резко отличающиеся формой гистерезисной кривой и значениями основных магнитных характеристик. К первой группе относятся магнит-нотвердые сплавы (рис. 400,а). Они характеризуются главным образом большим значением Яп и применяются для постоянных магнитов.

При контроле электромагнитными методами ферромагнитных материалов задача состоит в том, чтобы на основе анализа электрических и магнитных характеристик проверяемого изделия определить химический состав, прочность, твердость металла, глубину цементированного и азотированного слоев, количества углерода в слое, степень наклепа, остаточные или действующие напряжения, содержание ферритной фазы (а-фазы) в сварных швах сталей аустенитного и ферритно-аустенитного классов, сортировать стали по маркам и осуществлять контроль качества термической и химико-термической обработки и т. д. Наиболее структурно-чувствительными магнитными параметрами металлов являются коэрцитивная сила, остаточная индукция и магнитная проницаемость [22].

Структуроскоп имеет жидкокристаллический дисплей с подсветкой, клавиатуру, позволяющую вводить информацию о параметрах контроля и код оператора, контроллер, выполняющий функции управления процессами измерения магнитных характеристик, автоматического накопления информации и передачи ее в компьютер. Диапазон измерения коэрцитивной силы по 150-4500 А/м. Класс точности при измерении коэрцитивной силы 5/0,02.

С увеличением содержания ферритной фазы выше определенной нормы резко снижается пластичность сталей при механической обработке, образуются трещины и другие нарушения сплошности. При повышенном содержании ферритной фазы в сварных соединениях резко уменьшается их прочность. Для определения содержания ферритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости. Показания ферритометров в существенной мере зависят от магнитных характеристик материала контролируемого объекта, поэтому для градуировки необходимо применять специальные рабочие образцы (эталоны) с известным содержанием ферритной фазы. По принципам работы ферритометры близки к магнитным толщиномерам, хотя в их работе используются другие магнитные характеристики материала. Портативный магнитный ферритометр - толщиномер магнитный ФТМ-2 (разработчик прибора - филиал ФНПЦ "Прибор"), изображенный на рисунке 3.4.9, предназначен для измерения толвганы покрытий и относительного содержания ферритной фазы (а-фазы) в сварных швах. Диапазон измерений толщин покрытий: 0 - 2000 мкм, ферритной фазы: 0,05 - 25 %. Погрешность измерений ± 5 %

холестеричность основных структурных уровней и соответственно достаточно высокие значения магнитных характеристик.

Механические напряжения существенно влкяют не только на магнитные свойства металлов, но и на их коррсзнойную стойкость. Причем это влияние в обоих случаях реализуется через изменение тонкой структуры материала. Поэтому в ряде случаев склонность материалов к коррозии под напряжением можно оценить по изменению магнитных характеристик, в частности, у высоколегированных сталей и сплавов. Существенное влияние на скорость анодного растворения под напряжением сталей и сплавов типа 1Е-Ю и на их склонность к коррозионному растрескиванию оказывает образование при деформации в исходной матрице аустенита, имеющего ГЦК решетку, магнитной мартенситной фазы (мартенсит деформации), имеющей ОЦК решетку. Мартенситная фаза в коррозионной микрогальванопаре является анодом по отношению к аустенитной матрице и подвергается селективному растворению. Образовавшиеся в местах растворения локальные концентраты напряжений увеличивают склонность металла к коррозионному растрескиванию. Таким образом, склонность к коррозионному растрескиванию хромжикелевых аустенитных сталей и сплавов в значительной мере одределяется их предрасположенностью к мартенситному рос превращению в процессе; деформации.

Таблица 3.11 Результаты определения магнитных характеристик

Магнитное старение приводит к постепенному ухудшению магнитных характеристик (повышается Йс и снижается (л,) деталей. Условно принято считать сталь нестареющей, если относительное увеличение ее коэрцитивной силы после выдержки в течение 200 ч при температуре 100° не превышает 10%.

Отпуск при 600° С сплава комол позволяет использовать постоянный магнит из этого сплава в условиях несколько повышенных температур, при этом структурных превращений в сплаве не происходит, в то время как в кобальтовой стали, закаленной на мартенсит, даже при •незначительном нагреве (до 50° С) резко ухудшаются магнитные свойства. Введение в сплав комол до 6% Мп улучшает механические свойства без снижения магнитных характеристик.

При контроле электромагнитными методами ферромагнитных материалов задача состоит в том, чтобы на основе анализа электрических и магнитных характеристик проверяемого изделия определить химический состав, прочность, твердость металла, глубину цементированного и азотированного слоев, количества углерода в слое, степень наклепа, остаточные или действующие напряжения, содержание ферритной фазы (а-фазы) в сварных швах сталей аустенитного и ферритно-аустенитного классов, сортировать стали по маркам и осуществлять контроль качества термической и химико-термической обработки и т. д. Наиболее структурно-чувствительными магнитными параметрами металлов являются коэрцитивная сила, остаточная индукция и магнитная проницаемость [22J.

Структуроскоп имеет жидкокристаллический дисплей с подсветкой, клавиатуру, позволяющую вводить информацию о параметрах контроля и код оператора, контроллер, выполняющий функции управления процессами измерения магнитных характеристик, автоматического накопления информации и передачи ее в компьютер. Диапазон измерения коэрцитивной силы по 150-4500 А/м. Класс точности при измерении коэрцитивной силы 5/0,02.

природы — электрич., механич., световой и др. М. п. строят на различных принципах преобразования: магнитоэлектрич., магнитострикц., гальваномагнитном и др. М. п. используют в устройствах для магнитных измерений, в автоматике, телемеханике, вычислит, технике, при воспроизведении звука и видеоизображений, записанных магнитным способом, и т. п.

МАГНИТОМЕТР (от магнит и греч. metreo — измеряю) — прибор для магнитных измерений. С помощью М. измеряют магнитные моменты, намагниченность ферромагнитных материалов, исследуют сильные магнитные аномалии, определяют магнитные св-ва горных пород и напряжённость магнитных полей, в т. ч. поля Земли и др. Существуют след, виды М.: магнитостатич., электромагнитный, индукц., электродинамич. и основанный на явлении парамагнитного резонанса. М., в к-рых изменяемые величины автоматически регистрируются, наз. магнитографами.

где Мр — намагниченность парамагнитной части исследуемого образца. Значение Мр может быть найдено путем магнитных измерений на образцах с полностью аустенитной структу-

В Отечественную войну на Челябинском тракторном заводе •М. Н. Михеевым и другими был организован контроль этим методом твердости гусеничных траков. Позднее центром работ в области коэрцитиметрии стал возглавляемый М. Н. Михеевым Институт физики металлов АН СССР в Свердловске. Здесь опубликовано большое количество работ в области магнитных измерений и изучения магнитных и механических свойств сталей (Л. 48, 50].

Необходимость проведения магнитных измерений в современных условиях возникает в самых различных отраслях народного хозяйства, науки, техники и производства. Существует большое количество приборов, предназначенных для этих целей. Одной из составных частей таких приборов являются магниточувствительные датчики того или иного типа. В измерительной технике широко используются феррозонды, обладающие высокой чувствительностью, надежностью и малыми габаритами.

Некоторые сведения из истории феррозондов. Феррозонды были изобретены в начале 30-х годов нашего столетия в результате поисков методов и средств, пригодных для производства магнитных измерений в движущихся системах.

Это ф.еррозонды с продольным возбуждением, когда направление вектора напряженности измеряемого магнитного поля совпадает с направлением поля возбуждения, и феррозонды с поперечным возбуждением, когда векторы напряженностей измеряемого поля и поля возбуждения образуют между собой прямой угол. Датчики первого типа широко применяются для всевозможных магнитных измерений, необходимых в различных областях науки и техники. Второй класс феррозондов еще

Свойства стали ШХ-15 в зависимости от режима термической обработки изучались на образцах двух видов: плоских (40ХЮХЗ мм) —для измерения всех характеристик, кроме магнитных, и цилиндрических (/=150 мм, d = 3 мм)—для магнитных измерений в переменном поле. Образцы были изготовлены из двух прутков стали ШХ-15 в состоянии поставки и имели следующий химический состав: углерод—1,05%, марганец — 0,26 — 0,29, кремний — 0,28 — 0,30, хром — 1,49— 1,55%.

Магнитные свойства закаленной и низкоотпущенной стали ШХ-15 определяются главным образом количеством остаточного аустенита, дисперсностью карбидов и количеством углерода в твердом растворе (1 — 3]. Это позволило предположить наличие определенных аналогий хода соответствующих зависимостей магнитных характеристик и данных рент-геноструктурного анализа от вида и температуры термообработки. Для доказательства справедливости такого предположения были выполнены измерения магнитных характеристик цилиндрических образцов в переменном магнитном поле (f = 50 гц) на приборе «Ферротестер» типа TR-9801/A в интервале намагничивающих полей 3 — 380 э. Магнитные характеристики определялись путем снятия серии петель гистерезиса с экрана электроннолучевой трубки прибора. По каждой петле гистерезиса в свою очередь определялись максимальная магнитная индукция Вмйкс, остаточная магнитная индукция Вг, магнитная проницаемость \и = Вмакс/Нт и оценивалась величина динамической коэрцитивной силы НСт- После снятия каждой частной петли гистерезиса измерялись амплитуды гармонических составляющих выходной э.д.с. датчика фер-ротестера с помощью анализатора низких частот типа С5-3. Результаты магнитных измерений хорошо согласуются с известными в литературе [4, 8, 9] .

плава в зависимости от температуры деформирования и режима отжига с целью отработки технологии изготовления полюсных наконечников, обеспечивающей оптимальное структурное состояние и магнитные свойства материала. Использовались заготовки сплава 50КФ-ЭЛ, пластически деформированные при 750, 950, 1050 °С со степенью уковки 4. Поковки охлаждались на воздухе, после чего из них вырезались образцы в виде колец 050Х 040X4 для магнитных измерений и в виде дисков для исследования структуры. Отжиг образцов осуществлялся в вакуумной печи типа СШВЛ-0,6-2/16 при вакууме не ниже 1 • 10~4 мм рт. ст.

Для магнитных измерений в Лейденской лаборатории требовалось построить несколько мощных электромагнитов с полем, например, 100 тысяч эрстед. Обычный электромагнит с многотонным стальным сердечником мог создавать поля лишь до 60—65 тысяч эрстед. К тому же, если такое чудовище весом в несколько тонн поместить в лаборатории, не останется места для работы. Значит, нужно было создавать соленоид, то есть спираль, по которой идет ток, образующий сильное магнитное поле. Но «у каждого — свои недостатки». В соленоиде, выполненном, например, из меди, будет тратиться зря колоссальная мощность! Лишь с помощью сверхпроводников можно было бы избавиться от этих потерь и создавать сколь угодно мощные электромагниты для исследований.