Способ определения толщины окисной пленки на аустенитных парамагнитных, железохромоникелевых сплавах

Союз Советских Социалистических Республикц 462 ОЬО О П И С А Н И ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУприсосдииеиием заявки-Хосударствениыи комитетСовета Министров СССРоо делам иэобретеиий,и открытии(т; и1(т 111 71) Заявитель аицский цаучи следовательскии институт металл Ой ПЛЕНК 1) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ОКИСННА АУСТЕНИТНЫХ ПАРАМАГНИТНЫХ, ЖЕЛЕЗОХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СПЛАВАХ 1 Ыпро в производстоб измеренияметалл) иа Изобретение касается контроля толщины окисиых плсиок иа парамагцитцых железохромоникслевых и других иикельсодержащих сплавах.Известны способы опрсделеиия толщины окис 1 гой пленки, ио которым определяют количество поглощсииого кислорода (весовой, об ьемиый, маиометрический, электрометрический и Оптический методы). Одтяако сложный состав окислов существенно затрудняет расчет толщ 1 шы окисиой плецки по количеству поглощенного кислорода. Кроме того, окисиая пленка, достигая определенной толщины (порядка нескольких мкм), теряет эластичность и отслаивается вследствие различия в значеци 5 х термических коэффициентов расширечия у металла и окислов. При этом вес отслоившихся окислов может ревосходить вес поглощепиого кислород. В св 51 зи с этим тОчнОсть и быстродействие этих способов сцижается до 2 о такой степсци, что их иримецепис становится цецслесообразиым. Кроме того, измерения необходимо проводить ие только после окислеция, ио и до него, что практически иевозможцо сделать в производственном процессе. 25Весовой метод непригоден для измсреция тонки., (порядка 1 мкм) окисцых пленок из-за низкой его чувствительности.При объемном и маиометрическом методах акислепие производится в искусственной ат мосфере в специальцых соОоки 1.1 х установках. Так, маиометрический метод трсбуст атмосфсры чистого кислорода, что ие соответствуст промышленным условиям окисления (иа воздухе, в печи).Электрометрический метод требует сложной устацовки, примецпм для ограцичешого количсства окислов, для которых возможно полное восстацовлецие водородом, выдслеииым из электролита. При этом определсцие толщины проводится для каждого окисла ц отдельцоспи (последовательно, в порядке залегация). Такая структура в реальцых окисцых плеиках, в частцости ца железохромоиикслевых сплавах, це имеет места.Оптические методы позволяют судить о толщиие окисцой пленки лишь в том случае. когда известны отражательная способность границ воздух-окисел, окисел-металл и показатель преломлеция окисцой плевки. При сложной структуре окисцой пленки, например железохромоцикелевого сплава оптические методы исслсдовация становятся неосуществимыми.Все эти методы иепригод 1 для контроля толщины окисняой пленки в изводствсипоми роцессе.С целью 1веццом пот остолщины и льферромагнитном материале. Этот способ основан ца использовании зависимости междумагнитным сопротивлением покрытия и индуктивным сопротивлением обмотки датчика. Измеряемой величиной является расстояние отдатчика, подведенного вплотную к цемягиитному покрытшо, до ферромапитцой основыобразца.Известен также способ определения кондицяги структуры материала, заключающийся в 10измерении магнитных свойств образца. Однако этот спосоо также ге обеспегив 1 ет ц 1 кцого быстродействия,Предлагаемый способ отличается от известных тем, что, с целью повышения производительцости, окислеииый образец сплава помещают в поле постоянного магнита, измеряютв ием величину магнитного потока и определгцот разность магнитных потоков окисленного и цеокисленного образцов, по которой судят о толщине оксгой плевки. Для определения толгцицы окисцых пленок ца сплавах снеравномерным распределением никеля по сечспио образца и сплава, химический составкоторых нс имеет точного количествец+ого вьграже 5, т. е. для расширения технологических возможностей дополнительно измеряютразность электрических сопротивлений образца сплава до окисления и после окисления ипо полученной разности определяот толщину. З 0Эти измеренгя могут быть выполнены, таккак окисная пленка образца обладает ферромагнитными свойствами.Магнитные змереция производятся ця баллистической установке или другом точноммагиитометрическом приборе.Для определения количества ферромагнитного никеля измеряют магнитный поток образца. Величина магнитного потока г 1 О цеокисленного образца обусловлена его парамагиитцостью и для данного сплава является известной величиной. Магнитный поток ф окисленного образца складывается из двух составляющих: г 1 го и магнитного потока г 1 гг, обусловленного ферромагнитным никелем, содержа-,45щимся в окисленном ооъемег 1 г - 1,+1 г, о гсгодаФ --- фо, т. е. магнитный поток от никелевой фазы определяется как разность хеждуизмеряемым магвитным потоком окисленного 50образца и известным магнитным потоком,обусловленным парамагнитностью сплава.По магнитному потоку ферромагнитного никеля находят площадь 5 х сечения этой фазыв окисленном образце. 55(по литературным данным).Площадь сечения окисленного слоя 5.; находится по площади сечения ферромагнитнойфазы (никеля),=Чггде с 1 - коэффициент, который характеризуетсодержание никеля в сплаве. 65 Разделив Б" ца ширину образца Ь, находим толщину окисцой пленки Н.;:ч ФЬ Ь 6000Если толщина окисной пленки определяется ца ленточном образце, то окисная пленка, об. разовавшаяся на одной из двух его стороц равнаМ ч Ф 10 ч(Ф - М 102 6000 Ь ( ) 2:6000 Ь2:6000 Ьг 1 (Ф Ро)ьпыг = мкм1,2 ЬТаким образом, толщину окисной пленки находят путем измерения магнитного потока )г окисленного образца. Величины г 1 г, и д для данного сплава известны.В том случае, когда химический состав сплава точно неизвестен или неоднороден (особеццо на окисляемой поверхности), помимо маги цтного потока образца, измеряют его электросопротивление до и после окисления.Расчетная формула для определения толщины окисной пленки в этом случае выведена иа основании того, что изменение электросопротцвления в результате окисления складывается из трех составляющих, вызванных следующими причинами:образование (в составе окисленного слоя) никелевого подслоя с высокой электропровод- остьо;сокращение площади сечения сплава за счет образования никелевого подслоя;сокращение площади сечения сплава за счет образования практически неэлектропроводцых окислов (шпицделей).Расчетная формула имеет следующий вцд:205 х И 1 /Р х; ХН= . ( - .10" (мам),21 2(21где р и рк; - удельные электросопротивления сплава и никеля, соответственно ом мм 2;ммЛЯ - разность между электросопротивле;нем образца до окисления и после, ом;Ьх - площадь сечения никелевого подслэя, рассчитанная описанным ранее магнитным спосооом, мм,(, 6, 1 - длина, ширина и толщина ооразца, соответственно, мм.Предхет изобретения1. Способ определения толщины окисной пленки ца аустецитцых парамагнитцых, железохромоцикелевых сплавах, заключающийся в измерении магнитного потока в образце сплава, от,гичагоигийся тем, что, с целью увеличения производительности, окисленцый образец сплава помещают в поле постоянного магнита, измеряют в нем величину магнитного потока и определяют разность магнитных потоков окисленного и цеакислеццого образцов сплава, по которой судят о толщице окисиой пленки.