- •Р. А. Ахмеджанов
- •Физические основы магнитного
- •Неразрушающего контроля
- •Омск 2004
- •Введение
- •1. Магнитное поле и его характеристики
- •2. Источники магнитного поля
- •2.1. Магнитное поле прямолинейного проводника с током Суммируя все от всех, на основе уравнения (11) получаем:
- •2.2. Магнитное поле кругового тока
- •2.3. Магнитное поле на оси кругового тока
- •2.4. Магнитное поле соленоида
- •2.5. Магнитное поле проводника конечного сечения
- •2.6. Магнитное поле тока, текущего по трубе
- •3. Магнетизм и намагничивание
- •3.1. Магнитные величины
- •3.2. Кривая намагничивания и петля гистерезиса
- •3.3. Характеристика связей магнитных и физико-механических свойств ферромагнетиков
- •4. Физическая сущность магнитной дефектоскопии
- •5. Анализ неоднородности магнитного поля над дефектом
- •6. Схема и методы магнитного неразрушающего контроля. Классификация. Применение
- •7. Первичные магнитные преобразователи в магнитной дефектоскопии
- •7.1. Магнитные порошки
- •7.2. Феррозондовые преобразователи
- •7.3. Индукционные преобразователи
- •7.4. Гальваномагнитные преобразователи
- •8. Способы магнитного дефектоскопирования деталей
- •9. Намагничивание деталей
- •9.1. Виды, способы и схемы намагничивания
- •9.2. Виды намагничивающих токов
- •9.3. Размагничивающий фактор при намагничивании деталей
- •10. Размагничивание деталей
- •Учебное издание
- •644046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
3.3. Характеристика связей магнитных и физико-механических свойств ферромагнетиков
с физической точки зрения ферромагнетики обладают характерными механическими, магнитными и электрическими свойствами, которые описываются упругими константами, магнитной восприимчивостью, электропроводностью и могут быть измерены. С технической точки зрения интерес представляют такие параметры металлов, как твердость, пластичность, предел прочности, геометрические размеры. В магнитном контроле используются зависимости, существующие между отдельными физическими (магнитными) свойствами и техническими, например, приведенные в табл. 1. Эти связи возникают тогда, когда одни и те же физические и химические процессы образования структуры и фазового состава ферромагнитных сталей формируют также и их магнитные свойства, или в процессе эксплуатации изделий, когда их свойства деградируют. Закономерности данных связей не поддаются расчету, носят корреляционный характер и устанавливаются в основном экспериментально.
Таблица 1
Измеряемые физические и технические свойства ферромагнетиков
Измеряемая физическая величина |
Hc, Br, Ms, |
Поле рассеяния |
Петля гистерезиса |
Шумы Баркгаузена |
Контролируемые технические свойства |
Твердость, предел прочности, структура |
Дефекты, толщина |
Твердость, предел прочности, состав сплавов |
Внутренние напряжения |
многочисленные исследования [4] указывают на следующие факторы, образующие связи магнитных и физико-механических свойств ферромагнитных материалов.
Химический состав ферромагнетиков. Сплавы ферромагнетиков друг с другом или с неферромагнитными материалами дают широкий спектр получаемых значений магнитных параметров. Например, присадки никеля до 30 % уменьшают намагниченность М, повышение его содержания от 30 % ведет к интенсивному росту М, а затем – к монотонному ее уменьшению до значения в чистом никеле. Небольшие колебания примесей углерода или легирующих элементов также приводят к резким изменениям магнитных свойств материалов. Например, при увеличении содержания углерода в стали на 15 % магнитная проницаемостьmaxможет уменьшаться, коэрцитивная сила Нсувеличиваться более чем в 10 раз, в то время как индукция насыщения Вsи остаточная Вrостаются практически неизменными. Такие изменения открывают широкие возможности для магнитного контроля химического состава ферромагнитных материалов. Исследования свидетельствуют о том, что оценку значений магнитных параметров одного вида стали нельзя распространять на другие близкие по физико-механическим свойствам стали, так как даже незначительные примеси могут сильно изменить магнитные свойства.
Механическая обработка.проявляется как влияющий фактор при целенаправленной обработке или как сопутствующее явление при реализации разнообразных технологических операций. Например, наклеп, сопровождающий штамповку или токарную обработку, приводит к увеличению коэрцитивной силы Нси уменьшению магнитной проницаемости. Аналогичный эффект имеет место на поверхностях катания колес и рельсов в процессе эксплуатации подвижного состава железных дорог.
т
Рис. 15.
Зависимость магнитных свойств стали
от температуры
закалки
Рис. 16. Зависимость
магнитных свойств стали от температуры
отпуска
а)
б)
в)
г)
а)
б)
в)
г)
Химико-термическая обработка. Различные ее виды, основанные на поверхностном насыщении стальных деталей углеродом (цементация), азотом (азотирование), бором (борирование) и другими элементами с целью повышения их поверхностной прочности, также приводят к значительным изменениям магнитных свойств ферромагнитных материалов.