Влияние двухосного симметричного растяжения на магнитные свойства составного образца из двух стальных пластин с различными механическими и магнитными свойствами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты изучения эволюции магнитных характеристик двухслойного материала, имеющего в своем составе различающиеся по магнитной твердости слои из отожженной листовой низкоуглеродистой стали марки 15 и листовой метастабильной аустенитной стали 12Х18Н9Т, подвергнутой холодной прокатке с обжатием 50 %, при двухосном симметричном растяжении. Эксперименты по двухосному деформированию выполнены на оригинальной двухосной испытательной машине, позволяющей определять физические свойства материалов в процессе упругопластического деформирования независимо по двум осям. Показано, что в качестве информативного параметра для оценки напряжений и деформаций исследованного двухслойного материала может быть использована его коэрцитивная сила, монотонно изменяющаяся во всем диапазоне упругопластического двухосного деформирования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Мушников

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: mushnikov@imach.uran.ru
Россия, 620049 Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34

А. М. Поволоцкая

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

Email: anna.povolotskaya.68@mail.ru
Россия, 620049 Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34; 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

С. М. Задворкин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук

Email: kristina.kryucheva@mail.ru
Россия, 620049 Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34

К. Д. Крючева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук

Email: kristina.kryucheva@mail.ru
Россия, 620049 Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34

Список литературы

  1. Костин В.Н., Царькова Т.П., Ничипурук А.П., Лоскутов В.Е., Лопатин В.В., Костин К.В. Необратимые изменения намагниченности как индикаторы напряженно-деформированного состояния ферромагнитных объектов // Дефектоскопия. 2009. № 11. С. 54—67.
  2. Горкунов Э.С., Мушников А.Н. Магнитные методы оценки упругих напряжений в ферромагнитных сталях (обзор) // Контроль. Диагностика. 2020. № 12. С. 4—23.
  3. Roskosz M., Fryczowski K. Magnetic methods of characterization of active stresses in steel elements // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 499. Art. no. 166272.
  4. Perevertov O. Influence of the applied elastic tensile and compressive stress on the hysteresis curves of Fe–3%Si non-oriented steel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. V. 428. P. 223—228. doi: 10.1016/j.jmmm.2016.12.040
  5. Leuning N., Steentjes S., Schulte M., Bleck W., Hameyer K. Effect of elastic and plastic tensile mechanical loading on the magnetic properties of NGO electrical steel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2016. V. 417. P. 42—48. doi: 10.1016/j.jmmm.2016.05.049
  6. Муравьев В.В., Волкова Л.В., Платунов А.В., Куликов В.А. Электромагнитно-акустический метод исследования напряженно-деформированного состояния рельсов // Дефектоскопия. 2016. № 7. С. 12—20.
  7. Горкунов Э.С., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М., Путилова Е.А., Мушников А.Н., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. Особенности поведения магнитных и акустических характеристик горячекатаной стали 08Г2Б при циклическом нагружении // Дефектоскопия. 2019. Т. 55. № 11. С. 21—31.
  8. Gorkunov E.S., Povolotskaya A.M., Zadvorkin S.M., Putilova E.A., Mushnikov A.N. The Effect of Cyclic Preloading on the Magnetic Behavior of the Hot-Rolled 08G2B Steel Under Elastic Uniaxial Tension // Research in Nondestructive Evaluation. 2021. V. 32. No. 6. P. 276—294. doi: 10.1080/09349847.2021.2002487
  9. Поволоцкая А.М., Мушников А.Н. Особенности поведения магнитных характеристик при упругом деформировании корпусной стали 20ГН с различным исходным напряженно-деформированным состоянием // Дефектоскопия. 2022. Т. 58. № 11. С. 32—42. DOI: doi: 10.31857/S0130308222110045
  10. Агиней Р.В., Исламов Р.Р., Мамедова Э.А. Определение напряженно-деформированного состояния участка трубопровода под давлением по результатам измерения коэрцитивной силы // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 3. С. 284—294.
  11. Бердник М.М., Бердник А.Г. Перспективы применения коэрцитиметрии для оценки параметров напряженно-деформированного состояния конструкций // Технология машиностроения. 2019. № 1. С. 37—43.
  12. Захаров В.А., Ульянов А.И., Горкунов Э.С. Коэрцитивная сила ферромагнитных сталей при двухосном симметричном растяжении материала // Дефектоскопия. 2011. № 6. С. 3—15.
  13. Новиков В.Ф., Захаров В.А., Ульянов А.И., Сорокина С.В., Кудряшов М.Е. Влияние двухосной упругой деформации на коэрцитивную силу и локальную остаточную намагниченность конструкционных сталей // Дефектоскопия. 2010. № 7. С. 59—68.
  14. Shulu Feng, Zhijiu Ai, Jian Liu, Jiayi He, Yukun Li, Qifeng Peng, Chengkun Li. Study on Coercivity-Stress Relationship of X80 Steel under Biaxial Stress // Advances in Materials Science and Engineering. 2022. V. 2022. Art. no. 2510505. doi: 10.1155/2022/2510505
  15. Yongjian Li, Shiping Song, Yu Dou, Tao Chen. Influence of tensile stress on the magnetic properties of ultra-thin grain-oriented electrical steel // AIP Advances. 2023. V. 13. Art. no. 025223. doi: 10.1063/9.0000468
  16. Langman R.A. Magnetic properties of mild steel under conditions of biaxial stress // IEEE Transactions on Magnetics. 1990. V. 26. Is. 4. P. 1246—1251.
  17. Hubert O., Maazaz Z., Taurines J., Crepinge R.,van den Berg F., Celada-Casero C. Influence of biaxial stress on magnetostriction — Experiments and modeling // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2023. V. 568. Art. no. 170389. doi: 10.1016/j.jmmm.2023.170389
  18. Мушников А.Н., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М., Горулева Л.С., Путилова Е.А. Влияние упругопластического деформирования по схеме двухосного растяжения на магнитные характеристики никеля // Дефектоскопия. 2023. Т. 59. № 11. С. 3—16.
  19. Pearson J., Squire P.T., Maylin M.G., Gore J.G. Apparatus for magnetic measurements under biaxial stress // IEEE Transactions on magnetics. 2000. V. 36. Is. 5. P. 3599—3601.
  20. Vengrinovich Valeriy, Vintov Dmitriy, Prudnikov Andrew, Podugolnikov Pavel, Ryabtsev Vladimir. Magnetic Barkhausen Effect in Steel under Biaxial Strain/Stress: Influence on Stress Measurement // Journal of Nondestructive Evaluation. 2019. V. 38. Art. no. 52. doi: 10.1007/s10921-019-0576-7
  21. Kai Y., Enokizono M. Effect of arbitrary shear stress on vector magnetic properties of non-oriented electrical steel sheets // IEEE Transactions on magnetics. 2017. V. 53. Is. 11. P. 2002304.
  22. Kai Y., Tsuchida Y., Todaka T., Enokizono M. Influence of biaxial stress on vector magnetic properties and 2-D magnetostriction of a nonoriented electrical steel sheet under alternating magnetic flux conditions // IEEE Transactions on magnetics. 2014. V. 50. Is. 4. P. 6100204.
  23. Aydin U., Rasilo P., Martin F., Belahcen A.,Daniel L., Arkkio A. Modeling of multi-axial stress dependent iron losses in electrical steel sheets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 504. Art. no. 166612.
  24. Aydin U., Martin F., Rasilo P., Belahcen A., Haavisto A., Singh D., Daniel L., Arkkio A. Rotational single sheet tester for multiaxial magneto-mechanical effects in steel sheets // IEEE Transactions on magnetics. 2019. V. 55. Is. 3. P. 2001810.
  25. Митропольская С.Ю. Аттестация упрочненных поверхностных слоев магнитными и электромагнитными методами // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 3. С. 42—48.
  26. Горкунов Э.С., Субачев Ю.В., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М. Влияние упругой деформации на гистерезисные свойства двуслойного ферромагнетика, составленного из компонентов, обладающих магнитострикцией разных знаков // Дефектоскопия. 2014. № 8. С. 42—56.
  27. Горкунов Э.С., Задворкин С.М., Путилова Е.А., Поволоцкая А.М., Горулева Л.С., Веретенникова И.А., Каманцев И.С. Использование магнитного структурно-фазового анализа для диагностики состояния композиционного материала «сталь 08Х18Н10Т — сталь Ст3» и составляющих его компонент, подвергнутых пластической деформации // Дефектоскопия. 2012. № 6. С. 30—43.
  28. Gorkunov E.S. Magnetic Evaluation of the Structural and Phase Changes in Individual Layers of Multilayer Products // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2017. Is. 2. P. 6—27.
  29. Mushnikov A.N., Zadvorkin S.M., Perunov E.N., Vyskrebencev S.V., Izmajlov R.F., Vichuzhanin D.I., Soboleva N.N., Igumnov A.S. Experimental Facility for Studying the Physical Properties of Materials in a Plane Stress State // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2022. Is. 4. P. 50—60.
  30. Mises R.V. Mechanik der festen Körper im plastisch-deformablen Zustand // Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. 1913. P. 582—592.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Диаграммы «напряжение — деформация» сталей, являющихся компонентами в исследованном составном материале. Кривые: 1 — сталь 15; 2 — сталь 12Х18Н9Т.

Скачать (139KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фотография рабочей зоны испытательной машины с установленным двухслойным крестообразным образцом.

Скачать (379KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема установки приставного магнитного устройства в рабочей зоне образца под углом α к оси x.

Скачать (130KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение эквивалентных напряжений при двухосном растяжении стали 15 (а) и стали 12Х18Н9Т (б). Нагрузка по каждой оси — 30 кН.

Скачать (527KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение эквивалентных напряжений при двухосном растяжении составного образца (а — в слое стали 15; б — в слое стали 12Х18Н9Т). Нагрузка по каждой оси — 50 кН.

Скачать (538KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Влияние симметричного двухосного растяжения на коэрцитивную силу стали 15.

Скачать (380KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Влияние симметричного двухосного растяжения на остаточную индукцию Br~ (а), на максимальную относительную магнитную проницаемость (б) стали 15.

Скачать (801KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Влияние симметричного двухосного растяжения на коэрцитивную силу холоднокатаной стали 12Х18Н9Т. Направление прокатки — горизонталь.

Скачать (339KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Влияние симметричного двухосного растяжения на остаточную индукцию Br~ холоднокатаной стали 12Х18Н9Т (а) и на максимальную относительную магнитную проницаемость (б) холоднокатаной стали 12Х18Н9Т. Направление прокатки — горизонталь.

Скачать (719KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Влияние симметричного двухосного растяжения на коэрцитивную силу составного материала «сталь 15 — сталь 12Х18Н9Т». Направление прокатки стали 12Х18Н9Т — горизонталь.

Скачать (422KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Влияние симметричного двухосного растяжения на остаточную индукцию Br~ (а) и максимальную относительную магнитную проницаемость (б) составного материала «сталь 15 — сталь 12Х18Н9Т». Направление прокатки стали 12Х18Н9Т — горизонталь.

Скачать (765KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Значения коэрцитивной силы Hc (а), остаточной индукции Br~ (б) и максимальной магнитной проницаемости μмакс (в), приведенные к значениям этих величин в исходном состоянии, в зависимости от степени эквивалентных деформаций. Кривые 1 — сталь 15; 2 — сталь 12Х18Н9Т; 3 — составной материал «сталь 15 — сталь 12Х18Н9Т». Угол ɑ равен 0º.

Скачать (256KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Полевые зависимости дифференциальной магнитной проницаемости при различных величинах эквивалентной степени деформации. Кривые 1 — сталь 15; 2 — сталь 12Х18Н9Т; 3 — составной материал «сталь 15 — сталь 12Х18Н9Т». Угол ɑ равен 0º.

Скачать (265KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Зависимости максимумов полевых зависимостей дифференциальной магнитной проницаемости (а) и значений полей, в которых максимумы локализованы (б), от степени эквивалентных деформаций. Кривые 1 — сталь 15; 2 — сталь 12Х18Н9Т; 3 — составной материал «сталь 15 — сталь 12Х18Н9Т». Угол ɑ равен 0º.

Скачать (182KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024