2121403357

22

a równoważnik niklu dany jest zależnością:

Nig = I x %Ni + 30 x %C + 1.5 x %Si + 0.5 x %Mn + ...(%Co. N).    (2.4)

Procentową zawartość ferrytu kr w stopach austenitycznych można obliczyć ze wzoru:

(2.5)

gdzie: J_t - magnetyzacja austenitu (2.3MO'⁴ T).

V_p - objętość materiału,

J%r - magnetyzacja ferrytu,

jm ~ dipolowy moment magnetyczny.

Zawartość ferrytu w stali austenitycznej ma silny wpływ na jej plastyczność i na namagnesowanie. Obciążenia zmęczeniowe materiału, a także obciążenia zmęczeniowe współpracujących powierzchni mogą być przyczyną zmiany fazy materiału, która wpływa na właściwości mechaniczne oraz magnetyczne materiału (107, 108, 145J.

Magnetyzacja nasycenia ferrytu zależy od składu chemicznego. Zazwyczaj przyjmuje się liniową zależność od zawartości poszczególnych pierwiastków zgodnie ze wzorem [ 115):

(2.6)

^ -2,16-0.32%C-0.41 %N-0,077%Si-0.03%Mo-0,02%Mn - 0.04%Cr - 0,034%M - 0,18%W - 0,16%77.

Wypadkowy dipolowy moment magnetyczny j_w można wyznaczyć za pomocą wagi magnetycznej:

F -

. dH

(2.7)

gdzie:    F - siła działająca na próbkę,

— gradient składowej z pola magnetycznego.

oz

Dipolowy moment magnetyczny przypadający na jednostkę objętości próbki jest w przybliżeniu liniowo zależny od zawartości procentowej ferrytu. Zawartość ferrytu można także określić z magnetycznego pola rozproszenia w pobliżu punktu remancncji.

100%, (2.8)

^vp

gdzie: k( procentowa zawartość ferrytu.

Y_p - objętość próbki,

Jrt- magnetyzacja ferrytu w pobliżu remanencji.

Je ~ wypadkowy dipolowy moment magnetyczny w pobliżu punktu remancncji. Magnetyzacja ferrytu J,i w pobliżu remancncji jest proporcjonalna do magnetyzacji nasycenia ferrytu J_l( i jest zależna od geometrii próbki poprzez współczynnik C zgodnie z zależnością:

(2.9)

Procent ferrytu wyznaczamy ze wzoru:

%.

(2.10)

Stale węglowe niskostopowc stosowane w kolejnictwie mogą mieć strukturę dwufazową, na przykład austcnityczno-martenzylyczną. Pojawienie się fazy martenzytyczncj w materiale obciążanym mechanicznie jest wczesną informacją o postępującym procesie destrukcji materiału. Twarde i kruche strefy martenzytycznc w obecności materiału sprężystego będą na pewno przyczyną pękania elementu materiału podczas jego dalszej eksploatacji.

Kolejnym istotnym parametrem magnetycznym umożliwiającym badanie stali konstrukcyjnych jest natężenie kocrcji. Wzrost natężenia pola koercji związany jest zazwyczaj ze spadkiem przenikalności magnetycznej materiału. Natężenie koercji związane jest z mikrostrukturą materiału i stmkturą domenową. Natężenie pola koercji //_c zależy w następujący sposób od stałej anizotropii magnctokrystalicznej K\, magnetyzacji spontanicznej J, [112 -115]:

VC

V₀J,

a-N_tf

(2.11)

gdzie parametry a i A^rt< zależą od struktury domenowej i mikrostruktury materiału.

Zmiany natężenia pola koercji mogą także pochodzić od nierówności powierzchni fenomagnetyków {112-115]:

(2 12)

_;/Wm

VV/

gdzie: y energia ścianki domenowej na jednostkę powierzchni. ho - średnia grubość materiału. hi    amplituda zmian grubości.

/    - długość fali nierówności.

J,_p - magnetyzacja spontaniczna.

W materiałach ferromagnetycznych, a także w stalach konstrukcyjnych istnieje związek pomiędzy podatnością magnetyczną    1) a natężeniem pola kocrcji. Związek ten jest

dla danego materiału wielkością stałą, jak podaje zależność [66.68]:

X'H_C -const.    (213)

Jeżeli uwzględnimy istotny wpływ struktury domenowej (2.1) poprzez efektywną grubość ścianek domenowych S i średnią szerokość domen /., to zależność (2.13) przyjmie postać [69]:

XH_C<J'J.    (2.14)

gdzie 7, -magnetyzacja nasycenia.

Zależność ta może być wyznacznikiem procesu zmęczenia. Wraz z procesem zmęczenia wartość iloczynu x i H_c ulega zmianie. W badaniach przemysłowych podatność magnetyzacji X można kontrolować pośrednio poprzez pomiar zmian namagnesowania. W pracy do oceny stopnia zmęczenia materiału Dm zaproponowano modyfikację zależności (2.14) w postaci wzoru [195]:

(2.15)

gdzie: e - odkształcenia plastyczne,

L (a) - liczba cykli zmęczeniowych,

H_c natężenie koercji,

fjr magnetyczna przenikalność względna materiału, k    - współczynnik proporcjonalności.