Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР И СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ 13 %-НЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-9-732-738

Полный текст:

Аннотация

В практике металловедения для анализа фазовых и структурных превращений значительное применение находят методы, основанные  на измерении магнитных характеристик металлических объектов. В этих методах используются измерения коэрцитивной силы, точки Кюри,  анализ частотной зависимости магнитных свойств, эффектов Баркгаузена. В данной работе применена методика, основанная на изменении  магнитной проницаемости образца при его непрерывном охлаждении от температуры выше температуры Кюри (Тс ) и до температур начала  и конца мартенситного превращения Мн и Мк . Суть метода состоит в измерении частоты колебаний электрического контура, построен ного  на цепочке L (катушка индуктивности, она же измерительная катушка) – С (конденсатор). В измерительную катушку помещался образец и  начинал играть роль сердечника. Для наблюдения эффектов, связанных с фазовыми превращениями, образец предварительно разогревался  и затем быстро перемещался в катушку. Основные эффекты были связаны с переходом через точку Кюри феррита, а также с распадом аустенита по мартенситному механизму. Измерительная схема позволила зафиксировать температуру Кюри феррита для различных сталей,  равную 580 – 780 °С с точностью до 5  °С, при этом интервал мартенситного превращения имел протяженность не менее 100  °С. Было показано, что методика магнитометрического анализа, основанная на изменении магнитного состояния образца в районе температуры Кюри его  ферромагнитных фаз, позволяет определять содержание δ-феррита в смешанной структуре (мартенсит + δ-феррит) при различной его морфологии, что не всегда возможно сделать методами металлографических наблюдений. Магнитометрический анализ образцов, подвергнутых  первичной высокотемпературной закалке и последующим нагревам на более низкие температуры с охлаждением в измерительной катушке  установки, позволил определить температуры Ас1 и Ас3 изучаемых сталей, которые находились в интервале 760  –  1020  °С. Определение  температуры Ас1 для стали 15Х13Г5НМВФР (780  ÷  790  °С) позволило назначить температуру ее отпуска пос ле закалки, равную 780 °С,  максимально приближенную к температуре Ас1 . В результате удалось уменьшить темп снижения твердости при последующем длительном  (до 3000 ч) старении этой стали при 720 °С. Разработанная методика определения температур Ас1 и Ас3 сталей является дополняющей к аналогичным методикам, основанным на измерениях термических, дилатометрических и механических характеристик и позволяет принимать  более мотивированное решение о положении указанных температур. Предлагаемая методология с ее аппаратурным исполнением применима  только к тем сталям, где аустенит обладает большой устойчивостью по отношению к процессам распада по диффузионному механизму при  его переохлаждении, но претерпевает полное превращение по мартенситному механизму по достижении точек Мн и Мк (это означает, что  время инкубационного периода на уровне «носа» С-образной кривой его распада должно быть не менее 5 мин). Для остальных сталей, в том  числе аустенитных, углеродистых и типичных малолегированных машиностроительных эта методика неприменима.

Об авторах

М. Ю. Беломытцев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия

доктор технических наук, профессор кафедры металловедения и физики прочности.

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.



Е. И. Кузько
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия

 кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры металловедения и физики прочности. 

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.



П. А. Прокофьев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия
студент.


Т. Д. Суляев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия
студент.


Список литературы

1. Лифшиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1980. – 320 с.

2. Физическое металловедение / Под ред. Р. Кана. Вып.1. Атомное строение металлов и сплавов. – М.: Мир, 1967. – 334 с.

3. Металловедение и термическая обработка стали: Справ. изд. – В 3-х томах. Т. 1. Методы испытаний и исследований / Под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г . Рахштадта. – М.: Металлургия, 1985. – 352 с.

4. Физическое металловедение / Под ред. Р. Кана. Вып. 2. Фазовые превращения. Металлография. – М.: Мир, 1968. – 492 с.

5. Byeon J.W., Kwun S.I. Effect of thermal exposure of 2.25Cr-1Mo steel on magnetic Barkhausen noise // J. Korean Phys. Soc. 2004. Vol. 45. P. 733 – 737.

6. Buttle D.J., Briggs G.A.D., Jakubovics J.P. etc. Magnetoacoustic and Barkhausen in ferromagnetic materials [and discussion] // Philos. Trans. R. Soc. Lond. A. 1986. Vol. 320. P. 363 – 378.

7. Nakai N., Furuya Y., Obata M. Effect of carbide particle morphology and prior austenite grain size on Barkhausennoise in 0.4 C–5Cr– Mo–V hot-work tool steel // Mater. Trans. 1989. Vol. 30. P. 197 – 199.

8. Moorthy V., Vaidyanathan S., Raj B. etc. Insight into the microstruc tural characterization of ferritic steels using micromagnetic parameters // Metall. Mater. Trans. A. 2000. Vol. 31A. P. 1053 – 1065.

9. Moorthy V., Vaidyanathan S., Jayakumar T., Raj B. On the influence of tempered microstructures on magnetic Barkhausen emission in ferritic steels // Philos. Mag. A. 1998. Vol. 77. P. 1499 – 1514.

10. Byeon J.W., Kwun S.I. Magnetic nondestructive evaluation of thermally degraded 2.25Cr–1Mo steel // Mater. Lett. 2003. Vol. 58. P. 94 – 98.

11. Jiles D.C. Magnetic properties and microstructure of AISI 1000 series carbon steels // J. Phys. D. 1988. Vol. 21. P. 1186.

12. Kim C.S., Kwun S.I. Influence of precipitate and martensite lath on the magnetic properties in creep damaged 11Cr-3.45W steel // Mater. Trans. 2007. Vol. 48. P. 3028 – 3030.

13. Yamaura S., Furuya Y., Watanabe T. The effect of grain boundary microstructure on Barkhausen noise in ferromagnetic materials // Acta Mater. 2001. Vol. 49. P. 3019 – 3027.

14. Dickinson S.J., Binns R., Yin W. etc. The development of a multifrequency electromagnetic instrument for monitoring the phase transformation of hot strip steel // IEEE T. Instrum. Meas. 2007. Vol. 56. P. 879 – 886.

15. Hao X., Yin W., Strangwood M. etc. Characterization of decarburi zation of steels using a multifrequency electromagnetic sensor: experiment and modeling // Metall. Mater. Trans. A. 2009. Vol. 40A. P. 745 – 756.

16. Hao X.J., Yin W., Strangwood M. etc. Off-line measurement of decar burization of steels using a multifrequency electromagnetic sensor // Scripta Mater. 2008. Vol. 58. P. 1033 – 1036.

17. Liu J., Strangwood M., Davis C. L., Peyton A. J. Magnetic evaluation of microstructure changes in 9Cr-1Mo and 2.25Cr-1Mo steels using electromagnetic sensors // Metall. Mater. Trans. A. 2013.Vol. 44A. P. 5897 – 5909. 1

18. Рачков В.И., Образцов С.М., Соловьев В.А. и др. Оптимизация химического состава ферритно-мартенситной стали в целях повышения кратковременных механических свойств // Атомная энергия. 2013.Т. 115. Вып. 1. С. 22 – 27.

19. Лившиц Б.Г. Металлография. – М.: Металлургия, 1990. – 236 с.


Для цитирования:


Беломытцев М.Ю., Кузько Е.И., Прокофьев П.А., Суляев Т.Д. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР И СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ 13 %-НЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(9):732-738. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-9-732-738

For citation:


Belomyttsev M.Y., Kuz’ko E.I., Prokof’ev P.A., Sulyaev T.D. MAGNETOMETRIC ANALYSIS TO EXAMINE CRITICAL TEMPERATURES AND STRUCTURAL STATE OF THE 13%-Cr STEELS. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(9):732-738. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-9-732-738

Просмотров: 168


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)