Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

при измерении падения напряжения на образце. Медные предохра­ нители не всегда успевают расплавиться, и шлейф может перегореть. В блоке электронной защиты (рис. 1) отрицательный сигнал после выпрямления переменного напряжения подается на первую сетку двойного триода, потенциал второй сетки которого равен потенциа­ лу катода. При AU = 0 потенциалы между диодами равны и ток через шлейф не протекает. При AU Ф 0 величина тока, протекаю­ щего через шлейф, пропорциональна AU. Левый триод запирается при входном напряжении более 2,5 в, ограничивая тем самым силу

1

Рис. 1. Схема электронной защиты шлейфа:

тока, проходящего через шлейф. Значения силы нагревающего тока и падения напряжения на образце в каждый момент нагрева снимаются непосредственно по осциллограмме.

Измерение электросопротивления оказывается эффективным при исследовании процессов распада твердых растворов, концентра­ ции дефектов при отжиге, а также фазовых превращений в сплавах,

вращении в титановых сплавах [12]). Однако метод электросопро­ тивления имеет определенные ограничения, особенно при исследова­ нии сложных гетерогенных структур. Так, изменение состава твер­ дого раствора при растворении или при выделении карбидной фазы может сопровождаться перераспределением легирующих элементов, изменением структуры матрицы, появлением или релаксацией де­ фектов и т. д. Зависимость изменения электросопротивления в этом случае носит сложный характер и не всегда ее можно точно опреде­ лить. Поэтому при скоростном нагреве метод электросопротивле­ ния следует использовать только в сочетании с другими структур­ но-чувствительными методами. Точность его зависит от точности измерения силы тока и падения напряжения (обычно 3—5%). При незначительном изменении электросопротивления приходится при­ менять графическое дифференцирование полученной кривой, что связано с дополнительными трудностями и погрешностями. Поэтому чаще используется методика прямого дифференцирования кривой

электросопротивления (точнее, кривой проводимости) при скорост­ ном нагреве образцов постоянным током [133. В основу одной из та­ ких методик положен принцип дифференцирующей /?С-цепочки (рис. 2). В цепь нагрева образца с сопротивлением RH последова­ тельно включается токовый шунт. Поскольку RH значительно пре­ вышает шунтирующее сопротивление ток в цепи зависит толь­ ко от сопротивления исследуемого образца и напряжения источника

-91*350 -р-350

Рис. 2. Принципиальная схема для дифференцирования электро­ проводимости при быстром нагреве:

питания. Если емкость аккумуляторов велика, а внутреннее со­ противление их незначительно, то падением напряжения на источ­ нике можно пренебречь. Величина напряжения £/в х , снимаемая с шунта Rm, отражает изменение проводимости исследуемого образ­ ца. Напряжение UBX подается на сетку первого усилительного кас­ када на лампе Л х с коэффициентом усиления Klt равным примерно 80. Усиленный сигнал поступает на дифференцирующую цепоч­ ку R3 — Ci_6- Для того чтобы смещение дифференцирующей кри­ вой по отношению к термической, измеренное в градусах, не превы­

заданном R можно легко определить необходимую емкость. Очевид­ но, что постоянная времени цепочки должна быть меньше времени нарастания импульса. С другой стороны, при уменьшении постоян­ ной времени уменьшается величина импульсного напряжения на вы­ ходе дифференцирующей цепочки. Поэтому для повышения чувст­ вительности схемы поставлен еще один каскад усиления на лампе Л 2 с коэффициентом усиления К2, равным Ки

нагрева и электрических свойств исследуемых образцов. Для того чтобы i / в ы х не превышало допустимой для регистрирующего шлей­ фа величины, переключателем емкостей Сг — С6 изменяют элементы ^С-цепочки. После второго каскада усиления сигнал поступает на сетку лампы Л 3 , в катодную цепь которой включен измерительный шлейф и миллиамперметр. Для обеспечения необходимой величины тока (до 20 ма) обе половины лампы 6Н8С включены параллельно. Начальный ток регулируется потенциометром Rn по миллиампер­ метру при отключенном шлейфе. Связь между вторым каскадом и

Для питания схемы используется выпрямитель ЭСВ-б, а цепи накала ламп —аккумуляторы, во избежание наводок с частотой питающей сети. (Схему можно использовать и при нагреве образца переменным током повышенной частоты. В этом случае необходимо детектировать сигнал от Однако детектирование резко повыша­ ет инерционность схемы, а также ее чувствительность к помехам, проникающим по цепям генератора на вход первого усилительного каскада. Отфильтровывание этих помех вызывает добавочную инерционность, так как приходится искусственно сужать полосу частот входного сигнала при помощи специальных фильтров). '

водной. «Всплеск» на кривой производной в области первого пре­ вращения при отпуске мартенсита объясняется резким уменьшени­ ем электросопротивления при выходе углерода из твердого рас­ твора. В интервале третьего превращения наблюдается некоторое замедление скорости роста производной, что может быть обуслов­ лено небольшим уменьшением электросопротивления. Снижение

точке Кюри феррита. При а у превращении происходит измене­ ние величины производной, обусловленное полиморфным превра­ щением. Полученная производная хорошо согласуется с результа­ том графического дифференцирования кривой силы тока, протекаю­ щего через образец, по методу касательных. Характерно, что на

кривой силы тока почти не фиксируются описанные явления отпуска стали. Наилучшие результаты при использовании методики диффе­ ренцирования достигаются в случае постоянной скорости нагрева.

МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Магнитометрический анализ ферромагнитных материалов при ско­ ростном нагреве осуществляется при помощи быстродействующих магнитометров, работающих в ненасыщающих переменных магнит­ ных полях. Хорошо известные магнитометры [9], для питания ко­ торых используются сильные постоянные магнитные поля, инер­ ционны и трудноприменимы в комплексе методик. Поэтому пред­

но получаемая информация о превращениях ограничена теми объе­ мами металла, в которые проникают вихревые токи. Поэтому при­ менение такого магнитометра эффективно при изучении поверх­ ностных изменений, например при скоростной химико-термической обработке.

Рассмотрим конструкцию и принцип работы магнитометра с намагничивающей катушкой. Намагничивающая катушка WQ ус-

тановлена на средней перемычке сердечника. На каждом из полюсов

даются навстречу друг другу. Э. д. с. разбаланса между обеими па­ рами регистрируется при помощи шлейфа-вибратора на осцилло­ грамме или при помощи двухкоординатного самописца типа ПДС-21 на диаграммной бумаге. При прохождении тока питания через об­ мотку W0 в сердечнике возникает переменный магнитный поток, максимальное мгновенное значение которого Ф т а х зависит от при­

Заметим, что при стабилизированном напряжении общая вели­ чина магнитного потока в приборе строго постоянна. При отсутст­ вии вблизи полюсов магнитных масс весь поток распределяется сим­ метрично через правую и левую ветви магнитопровода и в каждой паре измерительных катушек возникают равные по величине и ком­ пенсирующие друг друга э. д. с. Если у одной из пар полюсов поме­ щен магнитный образец, то происходит перераспределение магнит­ ных потоков. При этом в одной магнитной цепи (с образцом) поток

Ф

увеличивается, — 4 - Ф 0 , а в другой —уменьшается на ту же

Ф

величину, • ™ах — Ф0 . Разность потоков 2Ф0 приводит к различию в э. д. с. на величину А(У:

где Ht — напряженность магнитного поля внутри образца, Нс — напряженность внешнего магнитного поля в полюсном промежутке магнитометра, N — размагничивающий фактор образца. Рабочая формула прибора имеет вид

Ш = 8nkWuB0S0W-8b,

где т — постоянный коэффициент, если коэффициент k не изменяет­ ся. Поскольку при осциллографировании установлено, что кривая изменения э. д. с. имеет форму синусоиды, коэффициент k можно счи-