Պողպատյա մագնիսական է? Պողպատե մագնիսականության ամբողջական ուղեցույց

Ներածություն

Առաջին հայացքից, հարցը «Արդյո՞ք պողպատը մագնիսական է?», թվում է, թե տրիվիալ է. Թղթի սեղմիչը կպչում է սառնարանի մագնիսին, այնպես որ, այո, պողպատը մագնիսական է.

Բայց հարցրեք չժանգոտվող պողպատից խողովակաշարի բաղադրիչներով աշխատող ինժեներին, և պատասխանը դառնում է: դա կախված է.

Պողպատը մեկ նյութ չէ; այն երկաթ-ածխածնի համաձուլվածքների ընտանիք է՝ լայնորեն տարբեր միկրոկառուցվածքներով.

Որոշ պողպատներ խիստ ֆերոմագնիսական են, մյուսները լիովին ոչ մագնիսական են, և մի քանիսն ընկնում են արանքում.

Այս հոդվածը կտրում է պողպատի մագնիսականությունը հինգ տեսանկյունից: հիմնարար ֆիզիկա, բյուրեղագրություն, համաձուլվածքի կազմը, մշակման պատմություն, մի քանազոր գործնական թեստավորում.

Մինչև վերջ, դուք կհասկանաք ոչ միայն արդյոք տրված պողպատը մագնիսական է, բայց ինչու - և ինչպես կանխատեսել կամ փոփոխել այդ վարքագիծը.

1. Ինչու է պողպատը սովորաբար մագնիսական

Պողպատը սովորաբար մագնիսական է, քանի որ դրա ամենատարածված մետալուրգիական փուլերը կառուցված են երկաթ, իսկ երկաթը ֆերոմագնիսական տարր է իր մարմնակենտրոն բյուրեղային ձևերով.

Գործնական առումով, պողպատի մագնիսական արձագանքը վերահսկվում է բյուրեղային կառուցվածք, էլեկտրոնի սպինի հավասարեցում, մի քանազոր փուլային հավասարակշռություն.

Որքան ավելի շատ պողպատը պարունակում է ֆերիտիկ կամ մարտենզիտային կառուցվածք, այնքան ավելի ուժեղ կլինի նրա ձգումը դեպի մագնիսը.

Բյուրեղային կառուցվածքը որպես մագնիսականության հիմք

Պողպատի մագնիսական վարքագիծը պատահական չէ. Այն արմատավորված է բյուրեղային ցանցում երկաթի ատոմների դասավորվածության ձևով և նրանց չզույգված էլեկտրոնների փոխազդեցությամբ:.

Ֆերիտ: հիմնական մագնիսական փուլը

Սովորական պողպատի ամենակարևոր մագնիսական փուլն է ալֆա ֆերիտ, որն ունի ա Մարմնի կենտրոնացած խորանարդ (Բեկոր) բյուրեղային կառուցվածք.

Այս պայմանավորվածության մեջ, երկաթի ատոմները թույլ են տալիս մագնիսական տիրույթները հեշտությամբ հավասարեցնել, այնպես որ նյութը ցույց է տալիս ուժեղ ֆերոմագնիսականություն.

Ահա թե ինչու ածխածնային պողպատը, Low ածր խառնուրդ պողպատ, և շատ կառուցվածքային պողպատներ ուժեղ ձգվում են դեպի մագնիսը.

Աուստենիտները: թույլ մագնիսական կամ ոչ մագնիսական փուլ

Ի հակադրություն, austenites ունի ա դեմքի կենտրոնացված խորանարդ (FCC) կառուցվածքը.

Այս ավելի ամուր ատոմային փաթեթավորումը փոխում է էլեկտրոնների դասավորությունը և կանխում է երկարաժամկետ մագնիսական տիրույթի հավասարեցումը նույն կերպ, ինչ ֆերիտը.

Արդյունքում, austenitic պողպատը սովորաբար թույլ մագնիսական կամ գրեթե ոչ մագնիսական է եռացված վիճակում.

Մարտենսիտ: մագնիսական և կարծրացած

Երբ պողպատը մարվում է, ավստենիտը կարող է վերածվել մարտենսիտ, մարմնի կենտրոնացված քառանկյուն կառուցվածք, որը ստացվել է BCC ընտանիքից.

Մարտենզիտը մնում է մագնիսական արձագանքող, Ահա թե ինչու կարծրացած պողպատները դեռևս մագնիսական են և հաճախ նույնիսկ ավելի ուժեղ, քան այն ավստենիտիկ վիճակը, որից նրանք առաջացել են.

Ինչու սենյակային ջերմաստիճանի պողպատը սովորաբար մագնիսական է

Սենյակային ջերմաստիճանում, ամենատարածված պողպատները պարունակում են կամ ֆերիտ, մարտենսիտ, կամ երկուսի խառնուրդը. Այս փուլերը պահպանում են ֆերոմագնիսականության համար անհրաժեշտ տիրույթի հավասարեցումը.

Ահա թե ինչու սովորական կառուցվածքային պողպատ, գործիք պողպատ, և շատ լեգիրված պողպատներ խիստ արձագանքում են մագնիսին առանց որևէ հատուկ բուժման.

Հիմնական բացառությունը ավստենիտիկ պողպատներն են, բայց նույնիսկ նրանք միշտ չէ, որ ամբողջովին ոչ մագնիսական են.

Սառը աշխատանք, կազմող, կամ ծանր դեֆորմացիան կարող է առաջացնել տեղական մարտենզիտային փոխակերպում և դրանք մասամբ մագնիսական դարձնել.

Այսպիսով, գործնական պատասխանը «պողպատե մագնիսական է?», է: ֆերոմագնիսական պողպատները մագնիսական են; պարամագնիսական պողպատները գրեթե ոչ մագնիսական են պատահական դիտարկման համար.

Կյուրիի ջերմաստիճանի էֆեկտը

Պողպատի մագնիսականությունը նույնպես կախված է ջերմաստիճանից. Յուրաքանչյուր ֆերոմագնիսական նյութ ունի ա Կյուրիի ջերմաստիճանը, որի վերևում ջերմային ակտիվացումը հաղթահարում է մագնիսական տիրույթի դասավորությունը և նյութը դառնում է պարամագնիսական.

Մաքուր երկաթի համար, Կյուրիի ջերմաստիճանը մոտ է 770° C. Այս կետից վեր, երկաթը ժամանակավորապես կորցնում է իր ֆերոմագնիսականությունը.

Երբ նորից սառչի, մագնիսականությունը վերադառնում է առանց որևէ մշտական ​​կազմի փոփոխության.

Սա բացատրում է օգտակար արդյունաբերական դիտարկումը: պողպատը կարող է թվալ ոչ մագնիսական, երբ այն տաք է դարբնագործության ժամանակ, He երմամշակում, կամ austeniting, բայց սառչելուց հետո վերականգնում է իր մագնիսական վարքը.

Հետևաբար, մագնիսական փոփոխությունը շրջելի է և պայմանավորված է ջերմաստիճանով, պարտադիր չէ, որ քիմիական փոփոխության նշան լինի.

2. Պողպատե ընտանիքի մագնիսական վարքագիծը

Գործնական ինժեներական առումով, այնքան ավելի շատ է պողպատի ընտանիքը պարունակում ֆերիտ կամ մարտենսիտ, այնքան ավելի մագնիսական է այն հակված.

Որքան այն կայունանում է ան ավստենիտիկ կառուցվածքը, այնքան ավելի թույլ է դառնում նրա մագնիսական արձագանքը.

Ընդհանուր պողպատե ընտանիքներ և մագնիսական վարքագիծ

3. Ինչն է փոխում պողպատի մագնիսական արձագանքը

Պողպատի մագնիսական արձագանքը ֆիքսված չէ. Այն կարող է փոխվել հետ կազմը, He երմամշակում, դեֆորմացիա, փուլային հավասարակշռություն, և ջերմաստիճանը.

Գործնական առումով, պողպատը, որը մի դեպքում ուժեղ մագնիսական է թվում, կարող է թուլանալ, ավելի ուժեղ, կամ տեղական փոփոխական մեկ այլում.

Լեգիրման քիմիա

Պողպատի համաձուլվածքային տարրերը ազդում են, թե որ փուլերն են ձևավորվում և որքանով են դրանք կայուն մնում.

• Նիկել ձգտում է կայունացնել ավստենիտը և նվազեցնել մագնիսական արձագանքը.
• Քրոմ բարելավում է կոռոզիոն դիմադրությունը, բայց ինքնին չի հեռացնում մագնիսականությունը.
• Մանգան և ազոտ կարող է նաև կայունացնել որոշ պողպատների ավստենիտիկ կառուցվածքը.
• Ածխածնային ուժեղորեն ազդում է կարծրացման վրա և կարող է նպաստել մարտենզիտի վերափոխմանը մարելուց հետո.

Այդ իսկ պատճառով պարզ ածխածնային պողպատը սովորաբար ուժեղ մագնիսական է, մինչդեռ նիկելի զգալի պարունակությամբ ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատը կարող է միայն թույլ մագնիսական լինել.

Ջերմային բուժում

Ջերմային բուժումը փոխում է պողպատի ներքին բյուրեղային կառուցվածքը, և դա ուղղակիորեն փոխում է մագնիսականությունը.

• Անողորմ կարող է փափկացնել պողպատը և փոխել մագնիսական արձագանքը՝ կախված ներկա փուլից.
• Մարսած կարող է ավստենիտը վերածել մարտենզիտի, որը սովորաբար մեծացնում է մագնիսականությունը.
• Մեռած փոփոխում է մարտենզիտը, բայց ընդհանուր առմամբ չի վերացնում մագնիսական վարքը.
• Լուծման կռում ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատում կարող է նվազեցնել մագնիսականությունը՝ վերականգնելով ավելի կայուն ավստենիտիկ կառուցվածքը.

Ահա թե ինչու նույն համաձուլվածքը կարող է տարբեր մագնիսական վարք դրսևորել ջերմային մշակումից առաջ և հետո.

Սառը աշխատանք և պլաստիկ դեֆորմացիա

Մեխանիկական դեֆորմացիան կարող է մեծացնել մագնիսականությունը, հատկապես աուստենիտիկ չժանգոտվող պողպատներում.

Կռում, շարժակազմ, դրոշմում, նկարչություն, կամ ծանր հաստոցները կարող են հանգեցնել ավստենիտի մի մասի վերածվելու մարտենզիտի.

Արդյունքում ստացվում է պողպատ, որը ձևավորվելուց հետո դառնում է ավելի մագնիսական, քան եռացված վիճակում.

Այս ազդեցությունը հաճախ առավել նկատելի է:

• թեքված չժանգոտվող խողովակ,
• խորը ձգված չժանգոտվող բաղադրիչներ,
• մեծապես գլորված թերթիկ,
• և մշակված աուստենիտիկ մասեր՝ տեղային լարումով.

Ֆազային հավասարակշռություն

Պողպատի մագնիսական արձագանքը մեծապես կախված է նրանից, թե որքանով ֆերիտ, մարտենսիտ, մի քանազոր austenites այն պարունակում է.

• Ավելի շատ ֆերիտ → ավելի ուժեղ մագնիսական արձագանք
• Ավելի մարտենսիտ → ավելի ուժեղ մագնիսական արձագանք
• Ավելի աուստենիտ → ավելի թույլ մագնիսական արձագանք

Սա հատկապես կարևոր է դուպլեքս չժանգոտվող պողպատի դեպքում, որտեղ ֆերիտի և ավստենիտի հավասարակշռությունը որոշում է ընդհանուր մագնիսական վարքը.

Քանի որ դուպլեքս պողպատները պարունակում են ֆերիտիկ մասնաբաժին, դրանք սովորաբար մագնիսական են, չնայած նրանք այնքան ուժեղ մագնիսական չեն, որքան սովորական ածխածնային պողպատը.

Ջերմաստիճան

Ջերմաստիճանը կարող է ժամանակավորապես ճնշել ֆերոմագնիսական պողպատի մագնիսականությունը.

-ի վերևում Կյուրիի ջերմաստիճանը, պատվիրված մագնիսական տիրույթները կորցնում են հավասարեցումը, և նյութը դառնում է պարամագնիսական.

Երբ պողպատը սառչում է այդ շեմից ցածր, մագնիսականությունը վերադառնում է.

Դա նշանակում է, որ տաք պողպատը կարող է ոչ մագնիսական տեսք ունենալ դարբնագործության կամ ջերմային մշակման ժամանակ, բայց դա չի նշանակում, որ նյութը դադարել է լինել պողպատ կամ մշտապես կորցրել է մագնիսական հատկությունները.

Փոփոխությունը շրջելի է և ջերմային.

Մակերեւութային վիճակը և տեղական մշակումը

Մակերեւութային մանրացում, զոդում, կրակոցի պենինգ, վերամբարձ, իսկ մնացորդային լարումները կարող են ստեղծել մագնիսական արձագանքի տեղական տատանումներ.

Որոշ պողպատներում, Մակերևութային շերտը կարող է ավելի մագնիսական դառնալ, քան միջուկը, եթե մակերեսը ենթարկվի լարվածության առաջացած տրանսֆորմացիայի կամ տեղայնացված փուլային փոփոխության։.

Սա այն պատճառներից մեկն է, որ մագնիսական թեստը կարող է ցույց տալ անհավասար ձգողություն նույն մասի վրա.

4. Կիրառական կողմնորոշված ​​նյութերի ընտրություն՝ հիմնված պողպատի մագնիսական արդյունավետության վրա

Պողպատե մագնիսականությունը պարզապես լաբորատոր հետաքրքրություն չէ. Իրական ճարտարագիտության մեջ, դա ազդում է հավաքի վարքագիծը, զգայական համատեղելիություն, վերամշակում, զննում, էլեկտրական փոխազդեցություն, և շրջակա միջավայրի համապատասխանությունը.

Հետևաբար, ճիշտ ընտրությունը պարզ իմաստով «մագնիսական պողպատն ընդդեմ ոչ մագնիսական պողպատի» չէ, բայց ճիշտ պողպատի ընտանիքը կիրառման մագնիսական պահանջի համար.

Երբ ուժեղ մագնիսականությունը ձեռնտու է

Ուժեղ մագնիսական պողպատները սովորաբար լավագույն ընտրությունն են, երբ մագնիսական արձագանքը օգտակար է հենց կիրառման մեջ.

Տիպիկ օգտագործման դեպքեր

• Կառուցվածքային արտադրություն և ընդհանուր մեքենաներ
• Մագնիսական սեղմման և ամրացման համակարգեր
• Գրոնի տեսակավորում և վերամշակում
• Մագնիսական տարանջատիչներ և պահող սարքեր
• Ածխածնի մեջ մաշվածության հակված բաղադրիչներ, գործիք, կամ մարտենզիտ պողպատ

Այս դեպքերում, ուժեղ մագնիսական արձագանքը օգնում է բեռնաթափմանը, բաժանում, և հարմարանքների պահպանում.

Ածխածնի պողպատ, Low ածր խառնուրդ պողպատ, գործիք պողպատ, և ֆերիտիկ կամ մարտենզիտային չժանգոտվող պողպատը հաճախ նախընտրելի են, քանի որ դրանք համատեղում են մեխանիկական օգտակարությունը հուսալի մագնիսական ներգրավման հետ.

Երբ պահանջվում է ցածր մագնիսականություն

Որոշ հավելվածներ պահանջում են շատ թույլ մագնիսական արձագանք կամ գրեթե ոչ մագնիսական վարք.

Այդ դեպքերում, եռացված ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատ սովորաբար առաջին նյութական ընտանիքն է, որը գնահատում է.

Տիպիկ օգտագործման դեպքեր

• Բժշկական և լաբորատոր սարքավորումներ
• Զգայուն էլեկտրոնային հավաքույթներ
• Ճշգրիտ չափման համակարգեր
• MRI-ի հետ կապված միջավայրեր
• Մագնիսական զգայուն պատյաններ և հարմարանքներ

Այս իրավիճակներում, նույնիսկ աննշան մագնիսականությունը կարող է խանգարել ֆունկցիային.

Austenitic դասարաններ, ինչպիսիք են 304 մի քանազոր 316 սովորաբար ընտրվում են, քանի որ դրանք սովորաբար թույլ մագնիսական են եռացված վիճակում.

Սակայն, Դիզայնը պետք է հաշվի առնի այն փաստը, որ սառը աշխատանքը կարող է մեծացնել մագնիսականությունը, այնպես որ պատմության մշակումը նույնքան կարևոր է, որքան անվանական գնահատականը.

Երբ վերահսկվող մագնիսականությունը օգտակար է

Որոշ ծրագրեր չեն պահանջում առավելագույն մագնիսականություն կամ նվազագույն մագնիսականություն. Նրանք պետք է կանխատեսելի, չափավոր մագնիսական վարքագիծ.

Տիպիկ օգտագործման դեպքեր

• Դուպլեքս չժանգոտվող պողպատից կոնստրուկցիաներ
• Կոռոզիակայուն սարքավորումներ՝ կրող պահանջներով
• Արդյունաբերական բաղադրիչներ, որոնք ենթարկվում են քլորիդային միջավայրին
• Ճնշման կրող մասեր, որոնք պահանջում են ավելի լավ ուժ, քան 316 լ

Դուպլեքս չժանգոտվող պողպատը ուժեղ օրինակ է. Այն ապահովում է բարձր ուժ և կոռոզիոն դիմադրություն՝ միաժամանակ մնալով մագնիսական՝ իր ֆերիտիկ մասնիկի պատճառով.

Սա օգտակար է, երբ մասը պետք է դիմադրի քլորիդային սթրես-կոռոզիայից ճաքերին և պահպանի լավ մեխանիկական կատարումը:.

Մագնիսական արձագանքը դիզայնի նպատակը չէ, բայց դա միկրոկառուցվածքի կանխատեսելի հետեւանք է.

5. Գործնական հետևանքներ և սխալ պատկերացումներ

Ինչու է իմ «չժանգոտվող պողպատից» սառնարանը մագնիսական?

Սառնարանների շատ դռներ պատրաստված են ֆերիտային չժանգոտվող պողպատ (Է.Գ., 430), ոչ ավստենիտիկ.

Ֆերիտիկ չժանգոտվողն ավելի էժան է, ունի լավ կոռոզիոն դիմադրություն ներքին օգտագործման համար, մի քանազոր մագնիսական է – որը հարմարավետորեն թույլ է տալիս մագնիսներին կպչել.

Եթե ​​ձեր սառնարանը պատրաստված է 304, մագնիսները չեն կպչում.

Կարո՞ղ եմ մագնիս օգտագործել պողպատի ջարդոնը տեսակավորելու համար?

Այո, բայց նախազգուշացումներով:

• Ածխածնի պողպատ, ֆերիիտիկ, մարտենզիտային → մագնիսական → գունավոր ջարդոն.
• Austenitic չժանգոտվող (304, 316) → ոչ մագնիսական → բարձրարժեք չժանգոտվող ջարդոն.
• Դուպլեքս չժանգոտվող → թույլ մագնիսական → կարող է սխալ դասակարգվել, եթե ուշադիր չլինեք.
• Սառը մշակված աուստենիտիկ → կարող է թույլ մագնիսական լինել, շփոթեցնելով տեսակավորողին.

«Ոչ մագնիսական պողպատը» բացարձակապես ոչ մագնիսական է?

Ոչ. Նույնիսկ austenitic չժանգոտվող ունի paramagnetic permeability >1. Ուժեղ մագնիսական դաշտերում (Է.Գ., MRI մեքենաներ), նրանք ստեղծում են փոքր, բայց չափելի գրավչություն.

Դիմումների համար, որոնք պահանջում են չափազանց ցածր մագնիսական զգայունություն (Է.Գ., NMR խողովակներ), Օգտագործվում են հատուկ համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են MP35N կամ տիտանը.

Կարո՞ղ եմ մագնիսացնել մագնիսական պողպատը?

Այո, բայց սահմանափակումներով:

• Ածխածնային պողպատի համար: կիրառել փոփոխական, մագնիսական դաշտի նվազում (զրպարտություն). Սակայն, պողպատի ֆերոմագնիսական բնույթը մնում է; այն հեշտությամբ կարելի է վերամագնիսացնել.
• Լարվածությունից առաջացած մարտենզիտի համար՝ ավստենիտիկ չժանգոտվող վիճակում: բարձր ջերմաստիճանի լուծույթի եռացում (1050° C) կվերականգնի ոչ մագնիսական ավստենիտը, վերացնելով մագնիսականությունը. Բայց սա անիրագործելի է մեծ հավաքների համար.

6. Եզրափակում

«Պողպատյա մագնիսական է?«Չի կարելի պատասխանել պարզ այո կամ ոչ. Ճիշտ պատասխանն է:

Պողպատը մագնիսական է, եթե նրա բյուրեղային կառուցվածքը սենյակային ջերմաստիճանում մարմնի վրա կենտրոնացած խորանարդ է (Բեկոր) կամ մարմնի կենտրոնացված քառանկյուն (BCT).

Այն ոչ մագնիսական է (պարամագնիսական) եթե դրա կառուցվածքը դեմքի կենտրոնացված խորանարդ է (FCC).

Մագնիսականության հիմքում ընկած մետալուրգիան հասկանալը թույլ է տալիս ինժեներներին ընտրել ճիշտ պողպատը մագնիսական ճարմանդներից սկսած (որտեղ անհրաժեշտ է ուժեղ ֆերոմագնիսականություն) MRI-ի հետ համատեղելի վիրաբուժական գործիքներին (որտեղ արգելված է նույնիսկ հետքի մագնիսականությունը).

Միշտ փորձարկեք տրամաչափված մեթոդով, և երբեք մի ապավինեք միայն պարզ մագնիսական թեստին կարևոր նյութի ստուգման համար.

 

ՀՏՀ

Կարող է ոչ մագնիսական 316L եռակցումից հետո մագնիսական դառնալ?

Տեղական դելտա ֆերիտը նստում է եռակցման ջերմային ազդեցության գոտու ներսում անհավասար սառեցման ժամանակ, առաջացնելով թույլ մասնակի մագնիսականություն եռակցման կարերի մոտ; ընդհանուր հիմքի ափսեը դեռ պահպանում է ոչ մագնիսական հատկությունը.

Ինչու է բարձր նիկելի պարունակությամբ ավստենիտը ոչ մագնիսական, մինչդեռ ցածր նիկել ֆերիտ չժանգոտվող պողպատը մագնիսական է?

Նիկելը կայունացնում է FCC austenite ցանցը, որը խախտում է պատվիրված մագնիսական տիրույթի դասավորությունը; Ցածր քրոմ-նիկելի ձևավորումը չի կարող ճնշել BCC ֆերիտի ձևավորումը բնորոշ ֆերոմագնիսականությամբ.

Արդյո՞ք չժանգոտվող պողպատի մագնիսականությունը ազդում է դրա հակակոռոզիոն հզորության վրա?

Դեֆորմացիայի հետևանքով առաջացած մասնակի մագնիսականությունը չի փոխում համաձուլվածքի քրոմի պասիվ թաղանթի ձևավորման ունակությունը;

Կոռոզիոն դիմադրությունը մնում է համահունչ սկզբնական կարգի բնութագրերին՝ անկախ տեղական մագնիսական փոքր տատանումներից.

Կա՞ն արդյոք ֆերոմագնիսական ավստենիտիկ պողպատներ?

Այո, բայց ոչ սովորական. Որոշ բարձր մանգան, բարձր ալյումինե պողպատներ (այսպես կոչված «ոչ մագնիսական» իրականում) կարող է լինել ֆերոմագնիսական շատ ցածր ջերմաստիճաններում.

Սենյակային ջերմաստիճանում, ոչ կայուն ավստենիտիկ առևտրային չժանգոտվող պողպատը ֆերոմագնիսական չէ.