Магнитные свойства цементита и его роль в формировании коэрцитивной силы модельных термически обработанных углеродистых сталей, легированных Mn, Cr или Si

• Автор: Баранова, Ирина Андреевна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Взаимосвязь магнитных характеристик со структурно-фазовым состоянием углеродистых сталей (литературный обзор).

1.1. Механизмы перемагничивания и коэрцитивная сила ферромагнетиков.

1.2. Физические свойства основных структурных составляющих стали.

1.3. Магнитные свойства цементита.

1.4. Магнитные гистерезисные свойства простых углеродистых сталей.

1.5. Физические свойства легированного цементита.

1.6. Структурно-фазовые изменения, происходящие при отпуске легированных сталей.

1.7. Магнитные свойства легированных сталей.

1.8. Заключение по обзору и постановка задачи исследования.
Глава 2. Образцы и методы исследований.
2.1. Приготовление образцов.
2.2. Установки для измерения магнитных характеристик.
2.3. Методы структурных исследований.
Глава 3. Формирование магнитных гистерезисных свойств простой углеродистой стали 60.
3.1. Определение вкладов от основных механизмов перемагничивания
в экспериментальное значение коэрцитивной силы простых углеродистых сталей.
3.2. Формирование магнитных гистерезисных свойств углеродистой стали
после закалки и отпуска.
3.3. Заключение.
Глава 4. Магнитные свойства цементита, легированного Мп, Сг или 81.
4.1. Цементит, легированный марганцем.
4.2. Цементит, легированный хромом.
4.3. Цементит, легированный кремнием.
4.4. Заключение.
Глава 5. Формирование магнитных гистерезисных свойств модельных сталей, легированных Мл, Сг или

5.1. Модели структурного состояния и процессов перемагничивания легированных углеродистых сталей.
5.2. Температурные зависимости Ьс(Тизм) вкладов от основных механизмов перемагничивания в экспериментальное значение коэрцитивной силы легированных углеродистых сталей.
5.3. Влияние карбидообразующих (Мп, Сг) и некарбидообразующего (81) легирующих элементов на процессы формирования коэрцитивной силы термообработанных легированных углеродистых сталей.
5.4. Заключение.
Выводы.
Литература.

ВВЕДЕНИЕ
Для повышения прочностных характеристик углеродистые стали подвергают термической обработке — закалке и отпуску. Известно, что по магнитным характеристикам углеродистых сталей можно судить о фазовых и структурных изменениях, происходящих в результате деформационных и термических воздействий. К фазочувствительным магнитным характеристикам относят чаще всего намагниченность насыщения, а к структурночувствительным — коэрцитивную силу Не- Методы, основанные на однозначной взаимосвязи коэрцитивной силы с их структурным состоянием или прочностными характеристиками нашли широкое применение в области неразрушающего контроля качества изделий. Однако для сталей с содержанием углерода свыше (0,3-0,4) масс. % зависимость коэрцитивной силы от температуры отпуска Нс(Тотп) является неоднозначной: в интервале температур отпуска свыше 300°С на зависимости Нс(Тотп) формируется максимум. Степень проявления этого максимума возрастает с увеличением содержания в сталях углерода, что обусловлено в первую очередь возрастанием объемной доли выделений цементита, коэрцитивная сила которых играет важную роль в формировании магнитных гистерезисных свойств термически обработанных простых углеродистых сталей [1].
В промышленности наибольшую практическую ценность имеют легированные углеродистые стали. Влияние легирующих элементов на структурное состояние и прочностные характеристики сталей, на процессы формирования основных структурных составляющих -аустенита, карбидов, цементита, феррита при термических обработках изучено достаточно подробно, а результаты исследований приведены в многочисленных статьях и монографиях [2-4]. Однако в настоящее время исследования структурного состояния легированных сталей снова привлекают ученых в связи с появлением новых методов - трехмерной атомной зондовой томографии, электронной микроскопии высокого разрешения и т.д. [5, 6], позволяющих изучать структурно-фазовые изменения, происходящие в наноразмерных областях сталей, под действием различных физических факторов. Можно ожидать, что исследования влияния легирующих элементов на структурное состояние легированных углеродистых сталей новыми методами позволят получать еще более высокие прочностные характеристики (высокие значения твердости, прочности и вязкости) сталей.
Актуальным является вопрос контроля структурного состояния легированных сталей магнитными методами. Структурно-фазовые изменения, происходящие при термической обработке легированных углеродистых сталей, конечно, оказывают влияние и на их магнитные характеристики. Однако единого мнения о взаимосвязи магнитных гистерезисных свойств со структурными изменениями и фазовыми превращениями, происходящими в процессе отпуска

При этом величина коэрцитивной силы существенно повышается по сравнению с другими малоуглеродистыми легированными сталями.

Т<ш1> °С
Рис. 15. Зависимости коэрцитивной силы от температуры отпуска сталей: а) 1 - 20X13,2 -18СГМ, 3 - 10ГН, 4 - Ст. 25; б) 1 - Ст. 50,2 - 65Г, 3 - 60С2А; в) 1 - 9Х, 2 - ХВГ,
3 —У9[12, 87, 88].
В [91] дано объяснение такому изменению коэрцитивной силы, согласно которому из-за малой подвижности углерода в сталях, легированных большим количеством хрома, все превращения при отпуске начинают протекать при температурах свыше 500°С. С одной стороны, при низких температурах отпуска коэрцитивная сила при выделении углерода и при частичном снятии внутренних напряжений должна уменьшаться. С другой стороны, появление