Фазовый магнитный анализ сплавов
Апаев Б.Л.
Металлургия, 1973 г.
Термин «магнитный анализ», хотя и широко используется физиками и инженерами-металловедами, однако пока еще не является достаточно определенным. Если под этим понимать все существующие магнитные методы исследования и всю сумму информации, связанной с взаимодействием магнитного поля с веществом, то это составит чрезвычайно широкую область знаний не только в физике, но и во многих других естественных науках. В задачу книги не входит такое обширное описание магнитного анализа. Цель ее — обобщить накопленный металловедами опыт изучения сплавов с использованием магнитного метода измерения.
Сущность магнитных методов исследования металлов и сплавов основана на установлении корреляции между значением выбираемой магнитной характеристики и величиной того или иного параметра, характеризующего структуру сплава. При этом известные методы магнитного анализа сплавов удобно разделить на две части;
а) структурный магнитный анализ;
б) фазовый магнитный анализ.
В структурном магнитном анализе используют свойства ферромагнетиков, приобретаемые ими при намагничивании в слабых и средних полях (на стадии смещения границ доменов и стадии вращения областей) и гистерезисные свойства. Арсенал характеристик (структурно чувствительных) выбирают из кривых I=f (H), B=f(H)и петли гистерезиса. Основными из этих характеристик являются магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость K=dI/dHи μ=dB/dH, а также коэрцитивная сила (Нс) и остаточная намагниченность или индукция (Id, Bd). Анализ этих величин позволяет составить представление (качественное, а в ряде случаев и количественное) о таких важных структурных характеристиках сплавов, как уровень напряжений, величина зерна, размер, форма и распределение диспергированных частиц в матрице сплава, распределение дефектов в кристаллической решетке и многие другие. Использование временных и температурных зависимостей структурно чувствительных характеристик позволяет описать кинетику многих процессов, в частности кинетику рекристаллизации, кинетику выделения фаз и т. д.
В фазовом магнитном анализе используют свойства ферромагнетиков, приобретаемые ими в сильных магнитных полях (в состоянии технического насыщения). Коррелирующие характеристики (структурно нечувствительные) выбирают из кривой температурной зависимости намагниченности насыщения Is(t). Ими являются намагниченности насыщения (Is)iи точки Кюри θi. Эти характеристики дают информацию о фазовом составе сплава и о его изменении в процессе тех или иных термических операций, а также в процессе деформирования.
Магнитный фазовый анализ, существенным преимуществом которого является его экспрессность, очень широко используют в практике НИИ, занимающихся исследованием сплавов, и в практике машиностроительных и металлургических заводов. Получаемая с помощью этого метода информация служит научным и практическим целям.
Аппаратура, применяемая для фазового магнитного анализа, позволяет моделировать любую известную в настоящее время термическую операцию и следить за характером протекающих в исследуемом сплаве фазовых превращений. В результате могут быть определены все основные технологические параметры данной термической обработки новых сплавов и проведена необходимая коррекция уже применяемых режимов с целью их оптимизации.
Задача книги ограничивается описанием методов только фазового магнитного анализа. Существующие методы структурного магнитного анализа металлов и сплавов достаточно полно изложены в книге «Магнетизм и металлургия», вышедшей под редакцией А. Е. Берковитца и Е. Кнеллера [1].