Способ упрочнения ферромагнитныхматериалов

ц тев 9 д Сфвз Сфветских Сфцнаанстнческих Республик(22) Заявлено 28.02. 79 (21) 2730479/22-02е присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 230181, Бюллетень ЙЯЗДата опубликования описания 23. 01. 81(51)М. Кл.з С 22 Г 1/10 С 21 0 1/04 Госудврствеииый комитет СССР ио дедам изобретений и открытий(71) Заявитель Физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к металлур-. гии, в частности к упрочнению ферромагнетиков (черных и цветных металлов) и может найти применение, например, для упрочнения никеля. Способ может бйть использован для упрочнения любых изделий, допускающих небольшие пластические деформации, ДО 1ОИзвестен способ термомеханической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в том, что к образцу прикладывают внешнюю нагрузку при определенной температуре и определенной скорости, соответствую щей условию равенства внешнего и внутреннего сбпротивлений деформирования материала. Плавное повышение нагрузки способствует вскрытию спектра слабых мест в макроскопической 20 области и их упрочнению, определению дефектов в поле упругих напряжений Ц,Недостатком дайного способа является то, что он требует больших сте пеней пластической деформации и выполнение целого ряда условий: определенной температуры, скорости деформирования и т.д., а также то, что в результате столь слоного упрочнения 30 не достигается высокий предел теку-. чести.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ термомеханической обработки ферромагнитных материалов, включающий деформацию в магнитном поле, которую осуществляют при температурах, близких к вязкохрупкому переходу и с напряженностью магнитного поля меньше напряженности поля насыщения 2).Однако при известном способе Необходимо осуществлять определенные режимы пластической деформации, а в результате этого не достигается высокий предел текучести.Цель изобретения - улучшение прочностных свойств ферромагнитных материалов, в частности повышение предела текучести.Поставленная цель достигается тем, что намагничивают образец после снятия нагрузки, при этом все последние нагружения до предела твкучес" ти повторяют при выключенном магнит-, ном поле, а величину последнего уве" личивают после каждого нагружения,С наилучшим эффектом упрочнения циклы нагружения и намагничиванияосуществляют при температуре 77,34,2 ОЕ, величину поля намагничивания за 10 циклов нагружения изменяютв интервале 10-1000 э, образец намагничивают поочередно во взаимноперпендикулярных магнитных полях,Новая совокупность действий способа, т.е. последовательные или чередующиеся нагружения до предела текучести и намагничивания разгруженного образца позволяют сформироватьв образце сложную и устойчивую доменную и дислокационную структуры,что обеспечивает более высокий всравнении с известчыми способамиупрочнения предел текучести, примерно вь ае на 20 для поликристаллов, 15на 45% для монокристаллов.На Фиг. 1 схематически изображеноустройство, пригодное для реализации предлагаемогоспособа; наФиг. 2 - зависимость повышения преде- р 0ла текучести поликристаллического никеля от величины поля намагничивания при различных температурах; нафиг. 3 - зависимость повышения предепа текучести монокристалла никеля сорпентациай оси растяжения вблизи100; на фиг. 4 - зависимость ь 5 отваличины и ориентации постоянногомагнитного поля при 4,2 К для полыкристаллического никеля; на фиг.5зависимость изменения предела текучасти монокристаллического никеляот величины и ориентации поля намагничивания при 4,2 К,оУстройство для упрочнения ферромагнетиков (фиг.1) содержит тянущий шток 1, подвижную штангу 2,соленоид 3 для создания продольногомагнитного поля (Н, ), захват 4, образец 5 и катушка 6 дпя создания поперечного магнитного поля (Н). 40(Устройство для охлаждения образцана Фиг.1 не показано).Предлагаемое устройство позволяетпроизводить поочередное намагничивание во взаимноперпендикулярныхмагнитных полях, причем без отогре 45ва образца, что очень существеннопри низкотемпературной обработке.П р и м е р. Упрочнению подвергались поликристаллические и монокрис- щ таллические образцы никеля Ни ) Нс размерами рабочей части 25 х 5 х 1,5 мм при скорости деформирования 6,7 10 с следующим образом: сначала образец 5 нагружался в исходном (ненамагниченном) состоянии до предела текучести 70, 6 ь), разгружался, затем к нему прикладывалось постоянное магнитное поле, продольное (Нн ) либо поперечное (н,) по отношению к оси растяжения. 60 Величина начального поля намагничивания составляла 10-20 э. После выключения поля образец 5 вновь нагружался до несколько возросшего предела текучести, разгружался, после 65 чего к нему прикладывалось поле 2040 э, Затем поле выключалось и образец 5 вновь нагружался до пределатекучести. Такая последовательностьосуществлялась многократно, причемвеличина поля намагничивания послекаждого нагружения увеличивалась.Максимальная величина поля намагничивания составляла 1500 э. Во всехслучаях следили за изменением предела текучести ь 7= ои)-То для монокристаллов и аб = 6 и)-б для поликристаллов, где ьд 1,6 н) - пределтекучести образцов намагниченных по.лем Н; 7 ,б - предел текучести исходных ненамагниченных образцов,Результаты проведенных исследований обработаны в виде графиков,представленных на фиг. 2-5.Из представленных результатов следует,что эффект упрочнения никеля имеетместо во всем температурном интервале 4,2 в 300. Наибольшая величина его наблюдается при 4,2 К иоуменьшается с ростом температуры,Характер зависимости ь ь и ьГ отвеличины поля намагничивания длявсах тампаратур, кроме 4,2 К одинаков, Так в небольших полях до 150 энабпюдаатся резкое уваличениа Ьи ь и выход на насыщаниа в интервала 300-600 э при 77,3; 130; 300"К.Дпя 4,2 ОК выход на насыщение наблюдается в больших полях,Как у поликристаппов, так и умонокристаллов при многократномнагружении и намагничивании образуется устоичивая магнитная структура, которая не разрушается в уменьшающамся до нуля переменном магнит -ном попе. Об этом с.идатапьствуетпостоянство предела текучести послеразмагничивания, Определяющую рольв наблюдаемом упрочнении играетвзаимодействие между дислокациямии стенками магнитных доменов, структура и устойчивость которых зависитне только от величины и ориентацииполей нама,гничивания, но и той пластической деформации, которая накапливается при многократном нагружении,Упрочнение может быть усилено с помощью дополнительного дробления магнитной структуры при намагничивании в чередующихся полях (НН ) намагничивания, что и следует иэ данных, приведенных на верхней кривой фиг.5. Для получения температур и полей намагничивания, при которых эффект упрочнения наибольший, изучалось влияние величины и ориентации поля намагничивания при различных температурах нагружения (4,2; 77,3; 130;300 К). Установлено, что оптимальной температурой упрочнения является 4,2 К,798193 Фиг.8 Использование предлагаемого способа позволит повысить предел текучести ферромагнетиков, обеспечить по сравнению с существующими способами следующие преимущества:достижение заметного упрочнения до 45 при малых степенях деформации (суммарная деформация в процессе многократного нагружения составляла примерно 1);применение малых (до 2 кэ) магнитных полей намагничивания для создания упрочняющей магнитной структуры. Формула изобретения 1. Способ упрочнения ферромагнитных материалов, включающий многократное нагружение до пределатекучести, и намагничивание, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью 20 повышения упрочнения, намагничивание осуществляют после снятия нагрузки, при этом все последующие нагружения до предела текучести повторяют при выключенном магнитном поле, а величину последнего увеличивают после каждого нагружения на 10-20 э.2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагружения и намагничивания осуществляют при температуре 77,3-4,2 к,3, Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и Я с я тем, что величину магнитного поля за 10 циклов нагружения и намагничивания изменяют в интервале 10-1000 э.4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что образец намагничивают попеременно во взаимно перпендикулярных магнитных болях. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 16179 3, кл, С 21 О 7/14, 1962. 2. Авторское свидетельство СССР Р 461138, кл. С 21 О 7/02, 1972.798193 а 7 с оставитель Г. Дудехредт.Маточка В. Суды ктор ору каз 9955/ Патент", г. Уагород, ул. Проектная,5 Тираа ВИИИПИ Госу по делам 13035, Москв92арственногок обретениЯ и Ж, Раушс Подписноемитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5