Методические особенности и приборная реализация магнитного контроля физико-механических свойств ответственных крепежных компонентов

Abstract

К крепежным изделиям ответственного назначения, предъявляют требования повышенной прочности, твердости, износостойкости. Их изготовляют из среднеуглеродистых сталей 40Х, 30ХГСА, легированных хромом, марганцем, кремнием. Баланс между прочностными и пластическими свойствами изделий достигают закалкой и последующим отпуском. Отклонения в химическом составе и режимах термической обработки изделий приводят к недопустимым отклонениям их свойств. Это требует проводить контроль всей продукции. Магнитный структурный анализ основан на том, что механические и магнитные свойства сталей чувствительны к структурным превращениям, происходящим в них при термических обработках. При контроле массовых партий изделий лучшие по производительности и достоверности результаты обеспечивают намагничивание изделий при падении сквозь катушку с постоянным током и измерение остаточного магнитного потока Фd в изделии. При этом Фd в изделиях пропорционален не остаточной намагниченности Мr, а коэрцитивной силе Нc материала изделий. Но особенностью сталей с содержанием углерода больше 0,3 % является немонотонное изменение Нс с увеличением температуры То отпуска закаленных изделий. Для контроля режима отпуска таких изделий предложено намагниченные изделия перед измерением Фd дозировано размагничивать полем Нp. Разработанная методика позволяет выбрать Нp, при котором достигается оптимальная чувствительность к изменениям То. Показано, что такой контроль основан на чувствительности Фd в изделии после его перемагничивания полем Нp к Мr материала изделия. Созданные технические средства обеспечивают промышленное применение методики для контроля твердости болтов из сталей 40Х и 30ХГСА. The fasteners for critical purposes are subject to the requirements of increased strength, hardness, and wear resistance. They are made of medium-carbon steels alloyed with chromium, manganese, silicon: 37Cr4, 42CrMo4. The balance between the strength and plastic properties of products is achieved by quenching and subsequent tempering. Deviations in the chemical composition and modes of heat treatment of products lead to unacceptable deviations of their properties. This requires control of all products. Magnetic structural analysis is based on the fact that the mechanical and magnetic properties of steels are sensitive to structural transformations that occur in them during heat treatments. When controlling mass batches of products, the best results in terms of performance and reliability ensure magnetization of products falling through a direct current coil and measuring the residual magnetic flux Фd in the product. Moreover, Фd in the products is not proportional to the residual magnetization Mr, but to the coercive force Hc of the product material. But a feature of steels with a carbon content of more than 0,3 % is a non-monotonic change in Hc with an increase in the temperature Tt of tempering tempered products. To control the tempering regime of such products, it was proposed that magnetized products be measured prior to measuring Фd to be demagnetized by a field Нp. The developed technique allows us to choose Нp, at which optimal sensitivity to changes of Tt is achieved. It is shown that such control is based on the sensitivity of Фd in the product after its magnetization reversal by the field Нp to Mr of the product material. The created technical means provide industrial application of the technique for controlling the hardness of bolts made of 37Cr4 and 42CrMo4 steels.