NDT World NDT World В мире неразрушающего контроля 1609-3178 39638 10.12737/1609-3178-2020-50-56 Магнитный контроль Magnetic Inspection Магнитный контроль Research and Evaluation of the Mechanical Anisotropy of Steel an Alloys by the Magnetic Noise Method Исследование и оценка механической анизотропии сталей и сплавов магнитошумовым методом Бусько Валерий Николаевич Busko Valery N. busko@iaph.bas-net.by

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Осипов Александр Александрович Osipov Aleksandr A. osipov@iaph.bas-net.by

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси Минск Беларусь National Academy of Sciences of Belarus, Institute of Applied Physics Minsk Belarus Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси Минск Россия National Academy of Sciences of Belarus, Institute of Applied Physics Minsk Russian Federation 23 3 50 56 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/39638/view

Механическая анизотропия свойств ферромагнитных материалов предопределяет необходимость её исследования и оценки, поскольку она оказывает существенное влияние на основные физико-механические характеристики деталей, изделий и конструкций. Учитывая взаимосвязь физико-механических свойств материала с магнитными характеристиками, для изучения возможности неразрушающего контроля анизотропии в работе использовался метод эффекта Баркгаузена, информативные параметры которого относятся к магнитоструктурным и магнитоанизотропным. Для исследования механической анизотропии изготовлены устройство для кругового вращения преобразователя Баркгаузена по поверхности образца и устройство для формирования упругих напряжений растяжения/сжатия при статическом изгибе. Сопоставление полученных с помощью магнитных шумов результатов с известными коэффициентами нормальной анизотропии образцов тонколистовой стали показало их качественное и количественное совпадение, подтверждающее наличие между ними тесной взаимосвязи. Установлено, что упругая деформация в образцах анизотропной электротехнической стали приводит к резкому изменению уровня магнитного шума и вида круговых диаграмм с учётом знака напряжений. Показано, что в результате холодной прокатки по данным магнитного шума образцы имеют ярко выраженную текстуру, обусловленную направлением проката вдоль длины листа. Формируемая упругая деформация при растяжении и сжатии для статического изгиба образца практически не меняет текстурованность — наведённую кристаллографическую анизотропию после прокатки. Установлена взаимосвязь между интенсивностью магнитного шума и степенью анизотропии, исследована и показана возможность оценки магнитной анизотропии в различных сталях и сплавах с помощью метода эффекта Баркгаузена

The aim of this work is to experimentally study the relationship between mechanical properties using the example of the normal anisotropy coefficient of sheet metal, mechanical stresses during elastic deformation of electrical steel and anisotropy of the physical and mechanical properties of a set of steels and alloys with magnetic noise parameters. The mechanical anisotropy of the ferromagnetic materials properties predetermines the need for its study and evaluation, since it has a significant impact on the basic physical and mechanical characteristics of components, products and structures. Taking into account the relationship between the physical and mechanical properties of the material with the magnetic characteristics, to study the possibility of non-destructive testing of anisotropy the method of the Barkhausen effect was used, the informative parameters of which are magnetostructural and magnetoanisotropic. To study mechanical anisotropy a device for circular rotation of the Barkhausen transducer over the sample surface and a device for the production of elastic tensile / compressive stresses during static bending were made. Comparison of the results obtained using magnetic noises with the known coefficients of normal anisotropy of thin-sheet steel samples showed their qualitative and quantitative agreement, confirming the presence of a close relationship between them. It was found that elastic deformation in samples of anisotropic electrical steel leads to a sharp change in the level of magnetic noise and the type of circular diagrams, taking into account the sign of stresses. It is shown that as a result of cold rolling according to magnetic noise the samples have a pronounced texture due to the direction of rolling along the longest side of the sheet. The formed elastic deformation under tension and compression during static bending practically does not change the texture - the induced crystallographic anisotropy after rolling. The relationship between the intensity of magnetic noise and the degree of anisotropy is established and the possibility of evaluating the magnetic anisotropy in various steels and alloys using the Barkhausen effect method is investigated and confirmed.

 анизотропия метод эффекта Баркгаузена магнитный шум упругая деформация напряжения растяжения/сжатия структура. anisotropy Barkhausen effect method magnetic noise elastic deformation bending tensile / compressive stresses structure inhomogeneity.

Микляев П. Г., Фридман Я. Б. Анизотропия механических свойств металлов. - М.: Металлургия, 1986. - 224 с. Miklyaev P. G., Fridman Ya. B. Anizotropiya mehanicheskih svoystv metallov. - M.: Metallurgiya, 1986. - 224 s. Горкунов Э. С., Драгошанский Ю. Н. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии ферромагнитных материалов (обзор I). - Дефектоскопия. 1999. № 6. С. 3-23. Gorkunov E. S., Dragoshanskiy Yu. N. Effekt Barkgauzena i ego ispol'zovanie v strukturoskopii ferromagnitnyh materialov (obzor I). - Defektoskopiya. 1999. № 6. S. 3-23. Radchenko A. V., Radchenko P. A. Numerical modeling of development of fracture in anisotropic composite materials at low-velocity loading. - J. Materials Sci. 2010. V. 46. No. 8. P. 2720-2725. Radchenko A. V., Radchenko P. A. Numerical modeling of development of fracture in anisotropic composite materials at low-velocity loading. - J. Materials Sci. 2010. V. 46. No. 8. P. 2720-2725. Корзунин Г. С., Сысолятина И. П., Чистяков В. К., Булычев О. А. Влияние анизотропии магнитных свойств электротехнической стали на магнитные потери магнитопроводов силовых трансформаторов. - Дефектоскопия. 2010. № 9. С. 10-16. Korzunin G. S., Sysolyatina I. P., Chistyakov V. K., Bulychev O. A. Vliyanie anizotropii magnitnyh svoystv elektrotehnicheskoy stali na magnitnye poteri magnitoprovodov silovyh transformatorov. - Defektoskopiya. 2010. № 9. S. 10-16. Тиунов В. Ф., Корзунин Г. С. Контроль неоднородности магнитной проницаемости листовой анизотропной электротехнической стали. - Дефектоскопия. 2019. № 3. С. 46-49. Tiunov V. F., Korzunin G. S. Kontrol' neodnorodnosti magnitnoy pronicaemosti listovoy anizotropnoy elektrotehnicheskoy stali. - Defektoskopiya. 2019. № 3. S. 46-49. Бида Г. В., Ничипурук А. П. Многопараметровые методы в магнитной структуроскопии и неразрушающем контроле механическихь свойств сталей. - Дефектоскопия. 2007. № 8. С. 3-24. Bida G. V., Nichipuruk A. P. Mnogoparametrovye metody v magnitnoy strukturoskopii i nerazrushayuschem kontrole mehanicheskih' svoystv staley. - Defektoskopiya. 2007. № 8. S. 3-24. Корзунин Г. С., Лаврентьев А. Г. Контроль параметров кристаллографической текстуры электротехнической стали по протоку скачков Баркгаузенна. - Дефектоскопия. 1999. № 6. С. 24-27. Korzunin G. S., Lavrent'ev A. G. Kontrol' parametrov kristallograficheskoy tekstury elektrotehnicheskoy stali po protoku skachkov Barkgauzenna. - Defektoskopiya. 1999. № 6. S. 24-27. Щербинин В. Е., Горкунов Э. С. Магнитный контроль качества металлов. - Екатеринбург, 1996. - 266 с. Scherbinin V. E., Gorkunov E. S. Magnitnyy kontrol' kachestva metallov. - Ekaterinburg, 1996. - 266 s. Горкунов Э. С., Задворкин С. М., Худорожкова Ю. В., Корзунин Г. С. Влияние типа кристаллографической текстуры на анизотропию параметров магнитных полей рассеяния стального листового проката. - Физическая мезомеханика. 2019. Т. 22. № 3. С. 54-64. Gorkunov E. S., Zadvorkin S. M., Hudorozhkova Yu. V., Korzunin G. S. Vliyanie tipa kristallograficheskoy tekstury na anizotropiyu parametrov magnitnyh poley rasseyaniya stal'nogo listovogo prokata. - Fizicheskaya mezomehanika. 2019. T. 22. № 3. S. 54-64. Огнева М. С., Ничипурук А. П., Сташков А. Н. Локальное определение поля наведенной магнитной анизотропии и уровня остаточных механических напряжений в деформированных растяжением объектах из малоуглеродистых сталей. - Дефектоскопия. 2016. № 11. С. 3-9. Ogneva M. S., Nichipuruk A. P., Stashkov A. N. Lokal'noe opredelenie polya navedennoy magnitnoy anizotropii i urovnya ostatochnyh mehanicheskih napryazheniy v deformirovannyh rastyazheniem ob'ektah iz malouglerodistyh staley. - Defektoskopiya. 2016. № 11. S. 3-9. Матюк В. Ф. Состояние неразрушающего контроля штампуемости листового проката сталей. - Неразрушающий контроль и диагностика. 2012. № 3. С. 15-42. Matyuk V. F. Sostoyanie nerazrushayuschego kontrolya shtampuemosti listovogo prokata staley. - Nerazrushayuschiy kontrol' i diagnostika. 2012. № 3. S. 15-42. Рудяк В. М. Эффект Баркгаузена. - Успехи физических наук. 1970. Т. 101. Вып. 3. С. 429-462. Rudyak V. M. Effekt Barkgauzena. - Uspehi fizicheskih nauk. 1970. T. 101. Vyp. 3. S. 429-462. Горкунов Э. С., Драгошанский Ю. Н., Миховски М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии ферромагнитных материалов (обзор II). - Дефектоскопия. 1999. № 7. С. 3-32. Gorkunov E. S., Dragoshanskiy Yu. N., Mihovski M. Effekt Barkgauzena i ego ispol'zovanie v strukturoskopii ferromagnitnyh materialov (obzor II). - Defektoskopiya. 1999. № 7. S. 3-32. Блаоу М. М., Шау Б. А. Магнитные шумы Баркгаузена для надежного обнаружения зоны термического влияния в сварной пластине из судостроительной стали. - В мире НК. 2014. № 4. С. 70-75. Blaou M. M., Shau B. A. Magnitnye shumy Barkgauzena dlya nadezhnogo obnaruzheniya zony termicheskogo vliyaniya v svarnoy plastine iz sudostroitel'noy stali. - V mire NK. 2014. № 4. S. 70-75. Ивáнова Й., Парталин Т. Сравнительные измерения напряженного состояния проката углеродистой стали посредством шума Баркгаузена и ультразвука. - Дефектоскопия. 2012. № 2. С. 83-94. Ivánova Y., Partalin T. Sravnitel'nye izmereniya napryazhennogo sostoyaniya prokata uglerodistoy stali posredstvom shuma Barkgauzena i ul'trazvuka. - Defektoskopiya. 2012. № 2. S. 83-94. Антонов А. А., Летуновский А. П. Возможности оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях. - В мире НК. 2018. Т. 21. № 1. С. 10-12. Antonov A. A., Letunovskiy A. P. Vozmozhnosti ocenki ostatochnyh napryazheniy v svarnyh konstrukciyah. - V mire NK. 2018. T. 21. № 1. S. 10-12. Гришаков С. В., Ковалёв А. И. Оценка напряжений и повреждений в ферромагнитных материалах методом магнитных шумов. - Киев: Навукова думка. 1991. - 168 с. Grishakov S. V., Kovalev A. I. Ocenka napryazheniy i povrezhdeniy v ferromagnitnyh materialah metodom magnitnyh shumov. - Kiev: Navukova dumka. 1991. - 168 s. Бусько В. Н., Осипов А. А. Применение магнитошумового метода для контроля механической анизотропии ферромагнитных материалов. - Приборы и методы измерений. 2019. Т. 10. № 3. С. 281-292 Bus'ko V. N., Osipov A. A. Primenenie magnitoshumovogo metoda dlya kontrolya mehanicheskoy anizotropii ferromagnitnyh materialov. - Pribory i metody izmereniy. 2019. T. 10. № 3. S. 281-292 Бусько В. Н., Венгринович В. Л., Чепыжов Б. А. Неразрушающий контроль изделий из высокопрочного чугуна методом магнитных шумов. - Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2011. № 10. Т. 77. С. 30-36. Bus'ko V. N., Vengrinovich V. L., Chepyzhov B. A. Nerazrushayuschiy kontrol' izdeliy iz vysokoprochnogo chuguna metodom magnitnyh shumov. - Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2011. № 10. T. 77. S. 30-36. Гречников Ф. В., Ерисов Я. А., Зайцев В. М. К расчёту среднего значения коэффициента анизотропии листовых материалов. - Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16. № 4. С. 154-157. Grechnikov F. V., Erisov Ya. A., Zaycev V. M. K raschetu srednego znacheniya koefficienta anizotropii listovyh materialov. - Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2014. T. 16. № 4. S. 154-157. Горкунов Э. С., Задворкин С. М., Димитров Р. Влияние типа кристаллографической текстуры на анизотропию магнитных свойств стального проката. - Научни известия на НТСМ («NDT days 2017»), Болгария, Година ХХV. Брой 1(216). 2017. С. 29-34. Gorkunov E. S., Zadvorkin S. M., Dimitrov R. Vliyanie tipa kristallograficheskoy tekstury na anizotropiyu magnitnyh svoystv stal'nogo prokata. - Nauchni izvestiya na NTSM («NDT days 2017»), Bolgariya, Godina HHV. Broy 1(216). 2017. S. 29-34. Филинов В. В., Шатерников В. Е., Рукавишников И. В. и др. Применение метода магнитных шумов для контроля технологических напряжений. - Контроль. Диагностика. 2005. № 3. С. 17-22. Filinov V. V., Shaternikov V. E., Rukavishnikov I. V. i dr. Primenenie metoda magnitnyh shumov dlya kontrolya tehnologicheskih napryazheniy. - Kontrol'. Diagnostika. 2005. № 3. S. 17-22.