Способ определения глубины упрочненного слоя стальных изделий

(3 9) О 01 й 27/90 Е ИЗОБ ОПИСА ТЕН АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТ те тв 00 (Л лой 6. ющая ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОткРыТиПРИ ГКНТ СССР(71) Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского отделения АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 868547, кл. 6 07 й 27/90, 1977.Способ определения глубины поверхностного слоя, - РЖ Дефектоскопия, 1986; М 4, с, 77-84.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ УПРОЧНЕННОГО СЛОЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобре ние относится к методам контроля качес а поверхностного упрочнения Изобретение относится к неразрушающему контролю, точнее к магнитным методам контроля качества поверхностного упрочнения, и может быть использовано при определении глубины поверхностно закаленных с.помощью ТВЧ и отпущенных изделий из конструкционных сталей с содержанием углерода более 0,3.Целью изобретения является повышение достоверности определения глубины упрочненного слоя путем учета структурного состояния этого слоя.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимость магнитной индукции В от напряженности поля Н в изделии при его перемагничивании и может быть использовано при определении глубины поверхностно закаленных и отпущенных иэделий. Целью изобретения является повышение достоверности за счет учета структурного состояния упрочненного слоя, Частичное размагничивание поверхностного закаленного изделйя из состояния остаточной намагниченности позволяет использовать явление различной устойчивости остаточной индукции к воздействию размагничивающих полей для различных структурных составляющих стали. При этом дополнительно локализуют размагничивающее поле в тонком поверхностйом слое, глубина которого заведомо меньше минимальной допустимой глубины закаленного слоя. Так как такое поле не проникает в неупрочненную основу, то изменение индукции идет только в поверхностном слое и определяется только его свойствами. 4 ил,во времени т; на фиг. 3 - зависимость величины изменения остаточной индукции Ь В от температуры отпуска упрочненного слоя; на фиг, 4 - зависимость остаточной индукции ,В от глубины упрочненного слоя и при различных значениях температуры. отпуска изделий (кривая а 250 С, кривая б 320 С икривая в 380 С).Устройство для. осуществления предлагаемого способа (фиг. 1) содержит генератор 1 сигналов, соединенный с источником 2 тока, который через размагничивающее устройство 3 соединен с намагничивающими обмотками 4, расположенными на магнитопроводе, который помещен на испытуемый "образец 5, имеющий упрочненный с Измерительная обмотка 7, охватывамагнитопровод, соединена с усилителем 8; который соединен с входом интегратора 9, выход которого соединен с входом индикатора 10.Способ заключается в следующем.Испытуемое поверхностно упрочненное изделие или его участок, включающий упрочненную и неупрочненную зоны, намагничивают до состояния технического насыщения и уменьшают намагничивающее поле до нуля, Из состояния остаточной намагниченности размагничивают изделие низкочастотным магнитным полем с плавно убывающей до нуля амплитудой и измеряют остаточную индукцию (Вд 1). После этого изделие повторно намагничивают до насыщения, уменьшают намагничивающее поле до нуля, измеряют остаточную индукцию В), , затем размагничивают поверхностный упрочненный слой высокочастотным полем с плавно убывающей до нуля амплитудой и повторно измеряют остаточную индукцию (В 2). С учетом разности остаточных индукций Вг-В 2= Ь В по величине остаточной индукции Вд 1 определяют глубину упрочненного слоя.При первом размагничивании (низкочастотное поле) размагничивается объем, . включающий как поверхностный упрочненный слой, так и неуйрочненную основу изделия. Вследствие различной устойчивости состояния остаточной намагниченности упрочненного слоя и неупрочненной основы их магнитные состояния после размагничивания существенно отличаются, При этом усредненная по всему объему остаточная индукция В 1 является мерой глубины слоя и, Однако, поскольку структурное с.достояние упрочненного слоя может быть различным, то более точное определение глубины слоя по величине В 1 может быть проведено только с учетом физико-механических характеристик такого слоя.Повторное намагничивание и высокочастотное размагничивание позволяют перемагничивать только некоторый участок упрочненного слоя, при этом величина изменения индукции Ь В=Вг-Вд 2 определяется только свойствами упрочненного слоя и не зависит от его глубины, Это позволяет по величине В с учетом величины Ь В более точно определить значение глубины упрочненного слоя,П р и м е р. Определялась глубина упрочненного токами высокой частоты слоя на изделиях иэ стали 40 Х. Технологическая температура отпуска слоя 320 С при диапа зоне глубины 3-5 мм и твердости 46-52 единиц ННС.Для построения градуировочных кривых использованы три температуры отпуска Т 1-Тэ, равные250, 320 и 380 С соответственно. Образцы испытывали предложенным способом с помощью устройства, изображенного на фиг. 1, следующим образом. Образец намагничивали, подавая в намагничивающие катушки ток 4 А, убирали ток до нуля, подавали в катушки перемен 10 Ь=Ь+ - Т-Т 2)=4,05 мм.Ьз - йТз -Т)Таким образом, глубина слоя равна 4,05 мм.Для проверки точности метода глубину . закаленного слоя измеряли также металло- графическим способом (по результатам ный ток амплитудой 0,35 А частотой 20 Гц,ток уменьшали до нуля и измеряли остаточную индукцию В 01, Затем образец повторно15 намагничивали описанным способом, измеряди остаточную индукцию В, подавали внамагничивающую катушку переменноеразмагничивающее поле высокой, частоты0,5 кГц), амплитуда которого плавно уменьшается до нуля, измеряли остаточную индукцию В 42 и определяли изменение,индукции Ь В" Вг - Вд 2. После укаэанных измерений на всех образцах металлографическим способом определяли глубинузакаленного слоя и его твердость и строилиградуировочные кривые зависимости изменения индукции ЬВ от температуры отпуска .Толт,или твердости НВС закаленного слояфиг. 3) и остаточной индукции Ва 1 от глубины закаленного слоя для каждой иэ трехтемператур отпуска (фиг. 4),Определяли глубину закаленного слояобразца с неизвестными параметрами. Сна;35 чала на образце определяли величину Виа затем величину Ь В по описанным методи, кам, при этом Вд 1=0,21 Тл, а Ь В=0,076 Тл,По величине Ь Вна градуировочной кривойЬ В (Твтп), показанной на фиг. 3, определяли40 температуру Т отпуска образца, ВеличинеЬ В, равной 0,076 Тл, соответствует температура отпуска 350 С. По температуре отпуска 350 С, определенной по фиг. 3, делализаключение, что при определении глубины45 слоя и необходимо воспользоваться градуировочными кривыми для 320 и 380 С фиг,4).По кривой б величине В 41 "0,21 Тл соответствует глубина слоя п 2-3,5 мм, а по кривойв - пз,6 мм. Истинную глубину находили50 путем линейной интерполяции между этимизначениями по формулетравления и исследования структуры), она равна 3,95 мм. Учитывая достаточно большую погрешность разрушающего метода и некоторую условность понятия глубины закаленного слоя; можно считать, что резуль таты прямого и косвенного методов практически совпадают(различие составляет 2,5).Использование изобретения обеспечит повышение точности определения глубины 10 задавленного и отпущенного слоя путем учета структурных изменений, происходящих в слое за счет колебаний температуры отпуска. Это позволит осуществлять неразрушающее определение глубины закаленных 15 слоев стальных изделий, изгогавливаемых из конструкционных сталей с содержанием углерода 0,3 и более, подвергаемых среднетемпературному отпуску после поверхностной закалки, к которым относятся, 26 например, массивные, материалоемкие и дорогие детали бурового и цементного машиностроения. Предлагаемый способможет быть также использован для опреде. ления температуры отпуска или твердости 25 закаленного слоя. Внедрение предлагаемого способа контроля позволит избавиться от трудоемких разрушающих металлографических испытаний, сократить число рабочих, занятых на контрольных операциях, улучшить условия их труда и уменьшить потери металла.Формула изобретения Способ определения глубины упрочненного слоя стальных изделий, заключающийся в том, что изделие намагничивают до насыщения, уменьшают намагничивающее поле до нуля, размагничивают изделие низкочастотным переменным полем с плавно убывающей до нуля амплитудой, измеряют остаточную индукцию и используют ее значение при определении глубины слоя, о тлича ющийся тем,что;сцельюповышения достоверности, повторно намагничивают иэделие до насыщения, уменьшают намагничивающее поле до нуля, измеряют остаточную индукцию, размагничивают поверхностный слой высокочастотным переменным полем с плавно убывающей до нуля амплитудой, повторно измеряют остаточную индукцию и с учетом разности измеренных после повторного намагничивания остаточных индукций определяют глубину ,слоя.. 4 П иг.З. р Э.Лончако Редактор ре Заказ 688 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Составитель И.Кесоянрковецкая Техред М.Моргентал 320