2121403354

20

2.1. Podstawy fizyczne i materiałowe badań magnetycznych zmęczenia mechanicznego stali konstrukcyjnych niskowęglowych i niskostopowych

Stał konstrukcyjna ze względu na dobre właściwości mechaniczne jest podstawowym materiałem stosowanym w technice. Stopy żelaza, będące w większości przypadków magnetyczne, diagnozować można także magnetycznie, nie wykluczając innych metod. Wielkościami magnetycznymi fizycznymi czułymi na strukturę realną materiału są przede wszystkim:

-    przenikalność magnetyczna początkowa i maksymalna,

-    natężenie koercji,

-    straty histerczowc,

-    straty wiroprądowe,

-    straty relaksacyjne.

Zmienność parametrów magnetycznych materiału od temperatury jest na tyle istotna, żc w fundamentalnym dziele: „Ferromagnetyzm" Bozofth wskazał, żc obok naprężeń, temperatura jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na jego parametry. Zmienność przenikał-ności materiału w danej ustalonej temperaturze (97) może być wywołana między innymi:

-    procesem obróbki plastycznej,

-    procesem obróbki cieplnej,

-    szybkością chłodzenia,

-    czynnikiem chłodzącym.

-    relaksacją naprężeń,

-    czasem starzenia.

-    obciążeniami sprężystymi i zmęczeniowymi.

Metodę magnetyczną można stosować do analizy struktury realnej oraz wyznaczania faz w stopach żelaza. Istnieje wiele odmian tej metody, w których wykorzystuje się odpowiednią wielkość fizyczną lub przebieg danego zjawiska. Stosowane są urządzenia oparte na pomiarze:

-    przenikalności magnetycznej,

-    magnetyzacji nasycenia,

-    magnetycznego pola rozproszenia,

-    strat magnetycznych.

Przenikalność magnetyczna ferromagnetyka zależy od wielu czynników wewnętrznych. W materiałach magnetycznych z anizotropią magnetyczną, a do takich zaliczyć można stale konstrukcyjne, przenikalność magnetyczna względna opisana jest zależnością [112-114]:

magnetyzacja nasycenia, temperatura termodynamiczna, stała Boltzmanna,

grubość efektywnej ścianki domenowej, szerokość domeny, stała magnetyczna,

efektywna stała anizotropii magnctokrystalicznej, efektywny współczynnik magnetostrykcji.

o - naprężenie mechaniczne, p parametr zależny od rodzaju ścianki domenowej,

c stężenie elementów oddziałujących z wektorem spontanicznej magnetyzacji (mogą to być atomy międzywęzłowe węgla, azotu, tlenu), w - stała oddziaływania danego elementu z wektorem magnetyzacji spontanicznej, t - czas liczony od momentu rozmagnesowania (redystrybucji elementów porządkujących się kierunkowo), r - czas relaksacji dojścia do stanu równowagi.

Jak widać ze wzoru (2.1), także budowa domeny magnetycznej wpływa na przenikalność magnetyczną materiału.

W stalach konstrukcyjnych oprócz zmian parametrów magnetycznych od zewnętrznych czynników mechanicznych (w granicach odkształceń sprężystych) występują przemiany fazowe powodowane odkształceniami plastycznymi. W stalach austcnityczno-martenzy-tycznych (A+M) dochodzi nieraz do wydzielenia fazy martenzytycznej. Spodziewane zmiany pr/cnikalności magnetycznej materiału i natężenia koercji mogą zostać zakłócone lokalnymi przemianami fazowymi, zmieniającymi diametralnie namagnesowanie.

Dla fazy amorficznej stała anizotropii magnetokrystalicznej Kj jest zazwyczaj równa zero. W przypadku gdy mamy do czynienia z fazą amorficzną i krystaliczną oraz gdy rozmiary fazy krystalicznej są mniejsze od długości oddziaływania wymiennego wówczas [43,69]:

gdzie:    K\ - stała anizotropii magnetokrystalicznej fazy krystalicznej,

d - średnia średnica fazy krystalicznej,

A - stała oddziaływania wymiennego; gdy w ystępuje tylko faza krystaliczna, wówczas K_e(- K\.

Parametry magnetyczne zależą od składu chemicznego [115], struktury realnej, temperatury i obróbki cieplnej. Na przykład skład chemiczny w stopach Fc-Cr-Ni silnie wpływa na ich skład fazowy (rys. 2.2).

Ilote torty*/ 0% ito

■

■

■

-

zr

-

-

.Z

■

■

m

■

■

■■

■

u

■

■

■

■

■

■

■

■

m

■■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■■■■

_

-

■

■

■

■

■

L-

m

■

HHBI

■

■

p

■

■

u

■

■

■

L

_J

T

■

■

_

_!_

■

■

■

■

■

■

■

■

u

■

■

_

■

■

■

■

■

■

IB

■

■

■

T

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

-1

■

■

■

■

■

■

■

■

_ -

■

-i

—

3

c

d

R

3

t

—

—

U

Rys. 2.2. Skład fazowy stopów Fe-Cr-Ni

Fig. 2.2. Diagram ofphase composition Fe-Cr-Ni

gdzie: równoważnik chromu:

Cr_£ = 1 x %Cr +1 x %Mo +1,5 x %Si + 0.5 x %Nb + ...(%Ti. W.Ta. Al).

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Podstawy nauki o materiałach Skład chemiczny i własności mechaniczne staliw niestopowych
skanuj0028 (148) Właściwości mechaniczne stali konstrukcyjnych stosowanych do konstrukcji
64740 skanuj0028 (148) Właściwości mechaniczne stali konstrukcyjnych stosowanych do konstrukcji
Cel zajęć w I Pracowni Fizycznej Podstawy planowania i wykonywania badań; cowan i sprawozdawania wyn
28311 SDC12542 INSTRUKCJA OBLICZEŃ STOPNIA ZUŻYCIA LINY NA PODSTAWIE WYKIKOT^ BADAŃ MAGNETYCZNYCH (U
02 (99) Cel ćwiczenia Do podstawowych właściwości fizycznych materiałów budowlanych należą gęstość,
Podstawy nauki o materiałach Wpływ stężenia węgla na własności mechaniczne staliw niestopowych wstan
Podstawy nauki o materiałach Wpływ węgla i manganu na mechaniczne właściwości stali
Metodologia badań diagnostycznych warstwowych materiałów kompozytowych o osnowie polimerowej Mechani
DSC00276 Te* GUB i. Podstawowa przemkną materii (PPM) afezak&y od: a)pin d) wieki (c) aktywności
IMG97 102 Podstawowe właściwości fizyczne materiałów narzędziowych3.1. Stale szybkotnące Stale
IMG97 102 Podstawowe właściwości fizyczne materiałów narzędziowych3.1. Stale szybkotnące Stale
Przekładnie Zębate030 Rys. 3.2. Krzywe wytrzymałości zmęczeniowej stykowej (Wóhlera) dla różnych mat
3.10. Metody badań podstawowych właściwości materiałów termoizolacyjnychWaldemar Pichór Podstawowym
fizyka02 Wybrane wzory i stałe fizyczne - materiały pomocnicze opracowane dla potrzeb egzaminu matur
Genetyka II Mendel Opat zakonu augustianów. Prace badawcze rozpoczął w 50 latach XIX w. Materiałem b

więcej podobnych podstron