УДК 621.129.16

А. В. Коробка^a, Н. Н. Власенко^a, Ю. К. Слюсарев^b

^aДонецкий национальный технический университет, ^bООО « Донприбормаш»

 

Изучение взаимосвязи механических свойств и коэрцитивной силы стали 45 для массового неразрушающего контроля качества проката

 

Обсуждается возможность применения метода магнитной структуроскопии для массового неразрушающего контроля качества проката.

контроль, прокат, сталь, коэрцитивная сила, твердость

Вернуться к исходной странице

Проблема повышения качества металлопродукции и увеличения её эксплуатационных характеристик ставит весьма актуальной задачей поиск новых, более совершенных и надёжных методов контроля её качества. Всё боле широкое распространение получают магнитные методы контроля, имеющие высокую производительность и обеспечивающие необходимую точность измерений [1-6].  Кроме того, данные методы позволяют снизить затраты на изготовление и испытание образцов, что особенно актуально для проката больших сечений в связи с повышенной трудоемкостью и длительностью изготовления образцов для механических испытаний и металлографических исследований.

Исследованию влияния термообработки на магнитные и механические свойства сталей, с целью изучения возможности контроля их механических свойств по магнитным характеристикам, посвящено много работ. Особенно тщательно исследовано влияние температуры закалки и отпуска. Однако данная термообработка применяется преимущественно на машиностроительных предприятиях, а в процессе производства сталей для получения необходимого комплекса механических свойств используют либо отжиг, либо нормализацию [6-9]. Поэтому представляет практический интерес исследовать влияние нормализации на магнитные и механические свойства сталей с целью определения возможности неразрушающего контроля механических свойств в состоянии поставки.

В первой части работы проводились исследования по установлению взаимосвязи коэрцитивной силы Н_С1 с пределом текучести s_т и относительным удлинением d  образцов, изготовленных из проката диаметром 22 мм из стали 45.

Механические испытания производились на разрывной машине EU-40 в соответствии с ГОСТ 1497-84 на 18 образцах в горячекатаном состоянии и 18 образцах после нормализации (температура нагрева – 860ºС, выдержка – 30 мин., охлаждение – на воздухе). На этих же образцах измерялась и коэрцитивная сила при помощи магнитного структуроскопа «СИЛА» методом точечного полюса, сущность которого заключается в намагничивании контролируемого изделия полюсом электромагнита и измерении величины поля остаточной намагниченности полученного «пятна». Усредненные результаты измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1

Усредненные результаты измерений механических свойств и показаний магнитного структуроскопа

Из приведенных данных видно, что после проведения нормализации предел текучести возрастает по сравнению с горячекатаным состоянием, коэрцитивная сила и относительное удлинение при этом увеличивается незначительно, что не дает возможности по значению исследуемого параметра  определить подвергались ли образцы нормализации или нет.

Далее исследовали чувствительность метода магнитной структуроскопии к структуре и твердости образцов, вырезанных из проката диаметром 22 мм из стали 45.

Измерение твердости производили методом Роквелла по шкале HRB в соответствии с ГОСТ 9013-59 на 18 образцах в горячекатаном состоянии и 18 образцах после нормализации (режим такой же, как и в первой части работы). Причем, твердость измеряли как в поперечном сечении образцов, так и на зачищенной на глубину до 3 мм  боковой поверхности. На этих же образцах, при помощи магнитного структуроскопа «СИЛА», измеряли коэрцитивную силу H_C1 и остаточную намагниченность после перемагничивания Н_С2. Усредненные результаты измерений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Усредненные результаты измерений твердости и показаний магнитного структуроскопа

             Кроме того, были проведены металлографические исследования. На рисунке 1 приведены фрагменты микроструктуры горячекатаной стали 45 как в поперечном, так и в продольном сечениях. Из приведенных в таблице 1 данных видно, что твердость горячекатаных образцов в поперечном сечении (97,6 HRB_ср) несколько превышает твердость этих же образцов в продольном сечении (94,4 HRB_ср). Этот факт находит объяснение в том, что феррито-перлитная структура образца в поперечном сечении имеет большую дисперсность (см. рис. 1).

                              а                                                                                                                                           б

Рис.1. Микроструктура горячекатаного образца, ×100:

а – поперечное сечение; б – продольное сечение.

Твердость нормализованной стали как в продольном, так и в поперечном сечении имеет приблизительно одинаковые значения (91,2 и 92,4 HRB_ср соответственно). Это связано с тем, что структура после нормализации более однородна по всему сечению проката.

Таким образом, выполненные исследования показывают наличие определённой зависимости между механическими свойствами, магнитными характеристиками и структурой стали 45 в горячекатаном состоянии и после нормализации. Эти закономерности, будучи систематизированы, обобщены и дополнены, могут лечь в основу разработки методики неразрушающего экспресс-контроля качества выпускаемого проката на металлургических заводах.

 

RUS I UKR I ENG