ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФЕРРИТНО-МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ

Обоснована возможность применения магнитометрического метода анализа (на основе измерения магнитной проницаемости) для определения структурных характеристик образцов ферритно-мартенситных сталей, обладающих высокой устойчивостью переохлажденного аустенита. Структура таких сталей при комнатной температуре состоит из мартенсита и высокотемпературного δ-феррита. Разработана установка, позволяющая измерять магнитную проницаемость и по этим данным определять температуру Кюри образцов при их охлаждении от температур γ-области до комнатной. Основа установки — катушка индуктивности, соединенная параллельно с конденсатором. (Такой колебательный контур был настроен на резонансную частоту в диапазоне 40 – 80 кГц.) В катушку помещали предварительно нагретый до температуры 1100 °C образец. Показано, что относительное изменение индуктивности измерительной катушки вместе с образцом при непрерывном охлаждении зависит от структурного класса испытуемой стали. В случае ферритно-мартенситной стали изменение носит двустадийный характер: вначале (в момент появления ферромагнетизма в феррите) резкий рост (при более высокой температуре), а затем (при дальнейшем охлаждении из-за образования мартенсита) подъем становится более плавным. Для образцов ферритной стали наблюдается только стадия быстрого изменения (при температуре Кюри феррита). В случае стали аустенитного класса резкое изменение магнитной проницаемости отсутствует вплоть до комнатной температуры. При этом рост магнитной проницаемости пропорционален содержанию δ-феррита в структуре. Это позволяет разделять вклад от двух ферромагнитных структурных составляющих — мартенсита и δ-феррита. Предлагаемая методика дает также возможность определять температуры начала и конца мартенситного превращения. Оценены аппаратурные и экспериментальные погрешности разработанного подхода.

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

2. Металловедение и термическая обработка стали. Т. 1. Методы испытаний и исследований Под ред. Бернштейна М. Л. и Рахштадта А. Г. — М.: Металлургия, 1985. — 352 с.

3. Горкунов Э. С., Якушенко Е. И., Задворкин С. М., Мушников А. Н. Влияние упругих деформаций на магнитные характеристики хромоникелевых сталей Физика металлов и металловедение. 2015. Т. 116. № 2. С. 156 – 162.

4. Горкунов Э. С., Путилова Е. А., Задворкин С. М., Макаров А. В., Печеркина Н. Л., Калинин Г. Ю., Мушникова С. Ю., Фомина О. В. Особенности поведения магнитных характеристик перспективных азотсодержащих сталей при упругопластической деформации Физика металлов и металловедение. 2015. Т. 116. № 8. С. 884 – 890.

5. Горкунов Э. С., Задворкин С. М., Путилова Е. А., Саврай Р. А. Влияние структуры и напряженного состояния на магнитные свойства металла в различных зонах сварных труб большого диаметра Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 10. С. 1011 – 1018.

6. Уваров А. И., Вильданова Н. Ф., Ничипурук А. П., Сомова В. М., Сажина Е. Ю., Ануфриева Е. И., Филиппов Ю. И. Влияние термомеханических обработок на твердость и коэрцитивную силу стареющего аустенитного сплава инварного состава Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 10. С. 1064 – 1069.

7. Ульянов А. И., Баранова И. А., Чулкина А. А., Загайнов А. В., Волков В. А. О температурных измерениях коэрцитивной силы в анализе структурно-фазовых изменений, происходящих при отпуске легированных углеродистых сталей Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 5. С. 467 – 473.

8. Чукалкин Ю. Г., Гощицкий Б. Н., Леонтьева-Смирнова М. В., Чернов В. М. Влияние термообработки и облучения нейтронами на магнитные свойства ферритно-мартенситных 12 %-ных хромистых сталей Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 4. С. 368 – 373.

9. Сандомирский С. Г. Анализ структурной и фазовой максимальной дифференциальной магнитной восприимчивости сталей Металлы. 2016. № 4. С. 45 – 51.

10. Анциферов В. Н., Буланов В. Я., Гуревич Ю. Г., Ивашко А. Г., Цыганова М. С. Изучение распада переохлажденного аустенита порошковых сталей новым цифровым магнитометром Металловедение и термическая обработка металлов. 2005. № 4. С. 24 – 29.

11. Максимкин О. П., Цай К. В. Магнитометрическое исследование особенностей мартенситного превращения г бв облученной нейтронами стали 12Х18Н10Т Металлы. 2008. № 5. С. 39 – 47.

12. Казанцева Н. В., Степанова Н. Н., Ригмант М. Б., Давыдов Д. И., Шишкин Д. А., Демаков С. Л., Рыжков М. А., Романов Е. П. Исследование магнитных свойств и структурно-фазовых превращений в сплаве Co – 19 % ат. Al – 6 % ат. W Физика металлов и металловедение. 2015. Т. 116. № 6. С. 563 – 569.

13. Корниенков Б. А., Либман М. А., Эстрин Э. И. О зависимости точки Кюри аморфных сплавов от температуры отжига Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 2. С. 132 – 133.

14. Корниенков Б. А., Либман М. А., Молотилов Б. В., Эстрин Э. И. Ферропарамагнитный переход в сплаве Fe-Ni-Si-B в аморфном и кристаллическом состоянии Физика металлов и металловедение. 2013. Т. 114. № 3. С. 237 – 240.

15. Чеканова Л. А., Денисова Е. А., Гончарова О. А., Комогорцев С. В., Исхаков Р. С. Анализ фазового состава порошков сплава Co-P на основе магнитометрических измерений Физика металлов и металловедение. 2013. Т. 114. № 2. С. 136 – 144.

16. Степанова Н. Н., Давыдов Д. И., Ничипурук А. П., Ригмант М. Б., Казанцева Н. В., Виноградова Н. И., Пирогов А. Н., Романов Е. П. Структура и магнитные свойства никелевого жаропрочного сплава после высокотемпературной деформации Физика металлов и металловедение. 2011. Т. 112. № 3. С. 328 – 336.

17. Меринов П. Е., Корнеев А. У., Цикунов Н. С. Стандартизация контроля содержания ферритной фазы в хромоникелевых сталях аустенитного и аустенитно-ферритного классов магнитным методом Металловедение и термическая обработка металлов. 2006. № 7. С. 53 – 59.

18. Moorthy V., Vaidyanathan S., Raj B., Jayakumar T., Kashyap B. Insight into the microstructural characterization of ferritic steels using micromagnetic parameters Metallurgical Materials Transactions. A. 2000. Vol. 31A. P. 1053 – 1065.

19. Byeon J. W., Kwun S. I. Magnetic nondestructive evaluation of thermally degraded 2.25Cr-1Mo steel Material Letters. 2003. Vol. 58. P. 94 – 98.

20. ГОСТ Р 53686–2009. Сварка. Определение содержания ферритной фазы в металле сварного шва аустенитных и двухфазных ферритоаустенитных хромоникелевых коррозионностойких сталей. — М.: Стандартинформ, 2011. — 39 с.