Максимов А. Б.

Керченский государственный морской технологический университет

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ  СТАЛИ С ПОМОЩЬЮ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ.

В работе исследована возможность определения твердости скальпелей, штампов и дисковых фрез по коэрцитивной силе. Установлены интервалы значений коэрцитивной силы, в которых твердость соответствует уровню стандарта.

Определение твердости, например, по методу Роквелла непосредственно на изделии, имеющего сложную  геометрическую форму не представляется возможным. В этом  случае из изделия в том месте, где  необходимо измерить твердость вырезается образец, из которого делается шлиф. Шлиф  должен иметь  обязательно две плоскопараллельные грани, на которых  измеряется твердость. Таким образом, применение метода Роквелла для определения  твердости приводит к разрушению изделия. Вследствие этого не представляется возможным  осуществлять 100% выходной сдаточный контроль изделий.  В этом случае производится партионный  контроль твердости. Это означает, что из партии  готовых изделий выбирают случайным образом  несколько изделий (2-3 % из всей партии), затем вырезают  образцы из них, изготавливают шлифы  и замеряют твердость. Если твердость выбранных изделий  соответствует требованиям стандарта, то вся партия изделий считается годной к реализации, в противном случае производится повторная  термообработка или изделия переводятся в более низкий сорт.

Применение неразрушающих методов  контроля твердости позволяет проводить  100% выходной контроль изделий  и в случае необходимости проводить поштучное отбраковывание.

Известно [1,2], что  между твердостью и коэрцитивной силой существует достаточно  хорошая корреляция. Поэтому  в данной работе был  выбран коэрцитивный метод определения твердости. Однако,  значения коэрцитивной силы зависят не только от структуры стали, но и от геометрических параметров  изделия. Вследствие этого для каждого  вида изделия  надо установить корреляционную связь и определить интервал коэрцитивной силы, удовлетворяющий значениям твердости по стандарту.

Целью данной работы являлось установить возможность сдаточных испытаний по определению  твердости скальпелей, дисковых фрез и штампов после термической обработки по значению коэрцитивной  силы.

Скальпели изготавливают из стали У12 и подвергают  термической обработке (закалке с отпуском)  с получением твердости по стандарту (58-62)HRCэ. Твердость определяют  на лезвии скальпеля.

Дисковые фрезы толщиной 1,5, 2,0  и 2,5 мм изготавливают из стали Р6М5, подвергают закалке  с отпуском с получением твердости соответственно (56-66) HRCэ, (58-66) HRCэ, (61-66) HRCэ. Штампы мелко ручьевые изготавливают из стали 5ХНВ и с помощью термической обработки  с получением твердости (54-57)  HRCэ.

Коэрцитивную силу измеряли  с помощью структурного импульсного локального  анализатора (СИЛА).

Измерение твердости и коэрцитивной силы производили в одном месте на изделии, выбор которого определялся требованиями стандарта. Математическая обработка результатов измерений зависимости коэрцитивной силы от твердости проводили  с помощью программы «Еxcel»  на ПК.

В результате обработки данных получены уравнения регрессии зависимости коэрцитивной силы от твердости.

Сравнение коэффициентов уравнений регрессии для различных  функций аппроксимации показало, что  в интервале твердости (50-63) HRCэ линейная функция  с коэффициентом корреляции 0,76-0,81 описывает зависимости коэрцитивной силы от твердости.

Получены следующие уравнения регрессии:

для скальпелей (один типоразмер):

                                   Нс=206,25(HRCэ)-5980,                         (1)

коэффициент корреляции r=0,78

для штампов  (все  типоразмеры):

                                   Нс=314,28(HRCэ)-14714,2,                         (2)

коэффициент корреляции r=0,81

для фрез толщиной 1,5 мм:

                                   Нс=150(HRCэ)-2600,                                  (3)

коэффициент корреляции r=0,79

толщиной 2,0 мм:

                                   Нс=125(HRCэ)-1850,                                 (4)

коэффициент корреляции r=0,78

толщиной 2,5 мм:

                                   Нс=300(HRCэ)-13400,                         (5)

коэффициент корреляции r=0,76

На основании  полученных данных и их обработки показана возможность  контроля твердости данных изделий по величине коэрцитивной силе. В таблице представлены интервалы значений коэрцитивной силы, при которых твердость удовлетворяет требованиям стандартов.

Таблица

Рекомендуемые интервалы коэрцитивной силы

Вид изделий

Марка стали

Твердость по стандарту

Интервал коэрцитивной силы, А/м

Скальпель

У12

58-62

5980-6800

Штамп

5ХНВ

54-57

2260-3200

Фрезы толщиной,

мм

δ=1,5

 

Р6М5

56-66

5800-7300

δ=2,0

58-66

5400-6600

δ=2,5

61-66

4900-6400

 

Разработанный метод определения твердости  изделий по значениям коэрцитивной силы позволяет осуществлять 100% выходной контроль изделий с криволинейной поверхностью.

Список литературы.

1. Бида Г. В. Магнитный контроль качества закаленных и отпущенных деталей из  углеродистых и низколегированных сталей (Обзор) / Дефектоскопия – 2006 - №7 – С. 15-27.

2. Макаров А. В. Особенности магнитного контроля механических  свойств высокоуглеродистой стали со структурой пластинчатого перлита / А. В. Макаров, Р. А. Саврий, Э. С. Горкунов, Т. Н. Табатчиков //Дефектоскопия – 2007 - №7-С. 22-34.`