Научная статья на тему 'О свойствах металлов после термомагнитной обработки импульсными магнитными полями до 36 МА/м'

О свойствах металлов после термомагнитной обработки импульсными магнитными полями до 36 МА/м Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
147
46
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕРМОМАГНИТНАЯ / ИМПУЛЬСНЫЕ / ФЕРРОМАГНИТНЫЕ / МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИЕ / РЕНТГЕНОГРАММЫ / РЕШЕТКА / THERMOMAGNETIC WARKING / IMPULS FIELD / FERROMAGNETIC MATERIALS / AGEING MARAGING ALLOYS / ROENTGENOGRAM / CRYSTAL LATTICE

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Столяренко Александр Иванович, Нечаев Евгений Павлович

Разработана методика термомагнитной обработки сплавов и сталей импульсными полями. Проведены исследования после влияния сверхсильными магнитными полями на период кристаллической решетки и другие характеристики металлов. Авторы пользуются случаем, чтобы выразить благодарность В.В. Немошкаленко и В.В. Горскому (Институт металлофизики АН УССР, отдел рентгеноспектральных исследований) за проведение микроанализа на установке МS-46 фирмы Cаmеса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Столяренко Александр Иванович, Нечаев Евгений Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ABOUT THE PROPERTIES OF METALS AFTER THEIR THERMOMAGNETIC TREATMENT BY IMPULSE MAGNETIC FIELDS UP TO 36 MA/m

The method of thermomagnet working alloys and steels from pulse field is outlined. The researches after affect from super force magnetic fields on period of crystal lattice and others characteristics of metals were conducted.

Текст научной работы на тему «О свойствах металлов после термомагнитной обработки импульсными магнитными полями до 36 МА/м»

УДК 539.3

О СВОЙСТВАХ МЕТАЛЛОВ ПОСЛЕ ТЕРМОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ИМПУЛЬСНЫМИ МАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ ДО 36 МА/м

© А.И. Столяренко, Е.П. Нечаев

Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск, Россия, e-mail: belangel@bk.ru

Ключевые слова: термомагнитная; импульсные; ферромагнитные; мартенситностареющие; рентгенограммы; решетка.

Разработана методика термомагнитной обработки сплавов и сталей импульсными полями. Проведены исследования после влияния сверхсильными магнитными полями на период кристаллической решетки и другие характеристики металлов.

М.А. Кривоглазом и В.Д. Садовским был проведен теоретический анализ влияния магнитного поля на мартенситное превращение и показано, что при переходе от парамагнитной к ферромагнитной фазе воздействие внешнего магнитного поля приводит к расширению области существования фазы, обладающей ферромагнитными свойствами [1]. В общем случае перехода между двумя ферромагнитными фазами расширяется область существования той фазы, у которой больше намагниченность.

Был поставлен вопрос, а куда же пойдет энергия внешнего магнитного поля, если подобрать металл с большим содержанием количества мартенсита?

С этой целью были выбраны мартенситностарею-щие сплавы.

Нами разработана методика термомагнитной обработки сверхсильными магнитными полями (ТОМП). Влияние магнитного поля на у ^ а превращение при различных положительных температурах достигалось тем, что исходные образцы нагревались в специально сконструированной миниатюрной печи, которую помещали непосредственно в соленоид для намагничивания, выдерживались и охлаждались с наложением поля и без поля.

Для получения импульсных магнитных полей до 36 МА/м был собран генератор, в некоторой степени отличающийся от известных генераторов подобного назначения [2].

Экспериментально обнаружено, что период кристаллической решетки мартенсита уменьшается [3-4]. Для прецизионного определения периода решетки образцы рентгенографировались по методу обратной съемки в камере типа КРОСС.

В качестве эталона использовалось чистое серебро, имеющее ГЦК решетку с периодом а = 4,086 10-10 м. Линии образцов и эталона снимались при одинаковых условиях на одну и ту же пленку. Обработка рентгенограмм проводилась с помощью микрофотометра МФ-4 и компаратора ИЗА-12. Величина абсолютной ошибки измерения периода решетки составила ± 5 10-14 м.

Для изучения влияния магнитных полей на период решетки были выбраны следующие мартенситноста-

реющие сплавы Н19ТЮ, Н18В10, Н15В10К11 [3-4] и высококачественная конструкционная сталь мартен-ситного класса 33ХСНВФА [3]. Для рентгеновского определения периода кристаллической решетки использовались несколько методов в связи с различными целями, поставленными в исследовании. Не исключена возможность появления искажений кубической симметрии кристаллической решетки, в результате магнитной обработки сильными полями. В методе обратной съемки, который удобен для прецизионного измерения параметров решеток плоских образцов с крупным зерном, какие имелись в нашем случае, регистрируются обычно лишь одно отражение, и поэтому нельзя отличить смещение линий, возникшее в результате изменения параметра кубической решетки от смещения, вызванного искажением кубической симметрии решетки. Вследствие этого образцы и снимались предварительно по методу шлифа в камере РКУ-114М на хромовом излучении с колебанием образца ±5° около 42°. Необходимость колебания была вызвана крупной зернистостью образцов.

Из-за сильного размытия рентгеновских интерференционных линий (слияние Кага2 дублета), являющихся следствием высокой дефектности мартенсита, период решетки дополнительно измерялся на дифрактометре ДРОН-0,5.

Из сравнения рентгенограмм, снятых в камере РКУ-114М, можно заключить, что на рентгенограммах для обработанных магнитным полем образцах характерно смещение линий в сторону больших углов, а это свидетельствует об уменьшении периода исследуемого сплава. Из-за большого размытия рентгеновских интерференционных линий искажений кубической симметрии кристаллической решетки не обнаружено.

Исследование изменений периода кристаллической решетки а-фазы сплава Н19ТЮ в сильном импульсном магнитном поле показало, что с увеличением напряженности магнитного поля период решетки мартенсита уменьшается.

Из анализа экспериментальных данных можно сделать вывод, что применяемые магнитные поля ранее были невелики, приблизительно (0,08-0,8) МА/м, по-

рядка 1000-10000 Э, то, как ясно теперь, и нельзя было ожидать больших эффектов, которые представляли бы практический интерес.

В дальнейших опытах установлено, что после воздействия магнитными полями изменялся химический состав поверхностного слоя элементов, входящих в металл [5].

Для однозначной интерпретации поведения легирующих элементов после термической и термомагнитной обработок образцы Н19ТЮ полями 13,2 МА/м проводили на установке МБ-46 фирмы Сатеса*-1. Измеряли интенсивность Ка линий N1, Т1, А1 по точкам со временем набора импульсов 20 с характерным для двух видов обработок.

Статистическая обработка данных показала, что после ТОМП интенсивность Ка линий от N1, Т и А1 меньше, по сравнению с образцами, прошедшими термическую обработку, соответственно на 0,93; 0,80 и 0,95.

Анализ этих значений и микроструктуры свидетельствуют о перераспределении легирующих элементов и обеднении матрицы. Атомы титана оказались более подвижны. Вероятно, область сегрегаций атомов легирующих элементов так мала, что нет возможности непосредственно увидеть их с помощью микроанализатора.

Также проводились стойкостные испытания сверл из стали Р18. Поля напряженностью 12 МА/м накладывались во время закалки - улучшение ~17 %, закалки и отпуска - 26 % и контрольные - только соответствующая термообработка. Свойства, определяющие долговечность сверл, повышаются в 1,2-1,3 раза, что обусловлено положительным влиянием ТОМП на процессы структурных и субструктурных изменений при фазовых переходах с воздействием внешнего магнитного поля.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кривоглаз М.А., Садовский В.Д. О влиянии сильных магнитных полей на фазовые переходы // Физика металлов и металловедение. 1964. Т. 18. Вып. 4. С. 502-505.

2. Столяренко А.И., Каниболоцкий В.Г., Гребенюк Г.М. Получение и измерение сильных импульсных магнитных полей //Актуальные вопросы физики твердого тела: сб. статей. Киев, 1970. С. 155-159.

3. Столяренко А.И., Столяренко Е.А. Остаточные эффекты в сталях и сплавах после термомагнитной обработки полями до 3,6 107 А/м // Наука и образование, 2004: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 6 ч. Мурманск, 7-15 апр. 2004 г. Мурманск: МГТУ, 2004. Ч. 5. С. 341-345.

4. Нечаев Е.П., Столяренко А.И. Об изменении свойств материалов после обработки магнитными полями напряженностью до 3,6 107 А/м // Наука и образование, 2007: материалы Междунар. науч.-техн. конф. [электронный ресурс]. Мурманск, 4-13 апр. 2007 г. Мурманск: МГТУ, 2007. С. 1165-1167.

5. Столяренко А. И. Влияние магнитного поля на изменения химического состава поверхностного слоя материала // Наука и образование, 2009: Междунар. науч.-техн. конф. [электронный ресурс]. Мурманск, 1-9 апр. 2009 г. Мурманск: МГТУ, 2009. С. 1137-1139.

БЛАГОДАРНОСТИ: *) Авторы пользуются случаем, чтобы выразить благодарность В.В. Немошкаленко и В.В. Горскому (Институт металлофизики АН УССР, отдел рентгеноспектральных исследований) за проведение микроанализа на установке М8-46 фирмы Сатеса.

Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.

Stolyarenko A.I., Nechaev Ye.P. About the properties of metals after their thermomagnetic treatment by impulse magnetic fields up to 36 MA/m

The method of thermomagnet working alloys and steels from pulse field is outlined. The researches after affect from super force magnetic fields on period of crystal lattice and others characteristics of metals were conducted.

Key words: thermomagnetic warking; impuls field; ferromagnetic materials; ageing maraging alloys; roentgenogram; crystal lattice.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.