Features of Magnetostriction in Carbon Steels

V. F. Novikov; K. R. Muratov; S. M. Kulak; A. S. Parakhin; R. A. Sokolov

doi:10.17804/2410-9908.2021.5.006-014

V. F. Novikov, K. R. Muratov, S. M. Kulak, A. S. Parakhin, R. A. Sokolov

FEATURES OF MAGNETOSTRICTION IN CARBON STEELS

DOI: 10.17804/2410-9908.2021.5.006-014

Magnetostriction of the tempered 60G steel in the magnetic field of a solenoid is studied. A technique is proposed for dividing magnetostriction into components, namely those induced by the displacement of interdomain boundaries and those caused by the mechanism of rotation of spin magnetic moments. The dependences of the magnetostriction components on the tempering temperature of the hardened steel are constructed. This contributes to an increase in the effectiveness (accuracy) of evaluating elastic stresses in a steel structure by magnetoelastic methods. The essence of the technique lies in the application of the Langevin function to describing the experimental magnetostriction curves of the tempered 60G steel.

Keywords: magnetostriction, displacement of domain boundaries, magnetic rotation of magnetic moments, ferromagnetic, elastic stresses

References:

Akulov N.S. Ferromagnetizm [Ferromagnetism]. Moscow–Leningrad, Gostekhteoretizdat Publ., 1939, 188 p. (In Russian).
Vonsovsky S.V., Shur Ya.S. Ferromagnetizm [Ferromagnetism]. Moscow–Leningrad, OGIZ–Gostekhizdat Publ., 1948, 648 p. (In Russian).
Bozort R. Ferromagnetizm [Ferromagnetism]. Moscow, Izd-vo inostr. lit., 1956, 784 p. (In Russian).
Novikov V.F., Bakharev M.S. Magnitnaya diagnostika mekhanicheskih napryazhenii [Magnetic Diagnostics of Mechanical Stresses]. Tyumen, Izdatelstvo Vector BUK, 2001, 220 p. (In Russian).
Muratov K.R., Novikov V.F., Neradovskii D.F., Kazakov R.K. Magnetoelastic demagnetization of steel under cyclic loading. The Physics of Metals and Metallography, 2018, vol. 119 (1), pp. 18–25. DOI: 10.1134/S0031918X1801012X.
Novikov V.F., Yatsenko T.A., Bakharev M.S. On the nature of the piezomagnetic effect of the remanently magnetized state of a magnet. Izvestiya Vuzov, Neft i Gaz,1998, No. 4, pp. 96–102 (In Russian).
Deordiev G.I., Biktashev T.Kh. Magnetostriction method of measuring stresses in components of metallic structures. Soviet Journal of Nondestructive Testing-USSR, 1977, no. 3, pp.83–91.
Gorkunov E.S., Subachev Yu.V., Povolotskaya A.M., Zadvorkin S.M. The influence of an elastic uniaxial deformation of a medium-carbon steel on its magnetostriction in the longitudinal and transverse directions. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2013, No. 10, pp. 40–52. DOI: 10.1134/S1061830913100057.
Gorkunov E.S., Povolotskaya A.M., Soloviev K.E., Zadvorkin S.M. The influence of the magnetoelastic effect on the hysteretic properties of medium-carbon steel during uniaxial loading. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2010, 46 (9), pp. 638–644. DOI: 10.1134/S1061830910090032.
Novikov V.F., Kostryukova N.K., Nassonov V.V. Fedorov B.V., Rybnikova O.I. Change in the magnetostriction of certain steels during the initial stages of plastic deformation. Russian Journal of Nondestructive Testing, 1996, vol. 32, iss. 5, pp. 418-422.
Novikov V.F., Tikhonov V.F. On Studying Fatigue Changes in Metal upon Bending Vibrations of Blades by Magnetic and Magnetoelastic Methods. Probl. Prochn., 1981, no. 5, pp. 13–17. (In Russian).
Gorkunov E.S., Povolotskaya A.M., Zadvorkin S.M., Putilova E.A., Mushnikov A.N., Bazulin E.G., Vopilkin A.Kh. Some Features in the Behavior of Magnetic and Acoustic Characteristics of Hot-Rolled 08G2B Steel under Cyclic Loading. Russian Journal of Nondestructive Testing, vol, 55, iss. 11, pp. 827–836. DOI: 10.1134/S1061830919110044.
Tagaki M. On a Statistical Domain Theory of Ferromagnetic Crystals. Part II. Sci. Rep. Tohoka Imp. Univ., 1939, vol. 28, pp. 85–127.
Mishin D.D., Novikov V.F., Kurdyumov V.G. The influence of the dislocation structure on the coercive force of siliceous iron Fizika metallov i metallovedenie, 1967, vol. 24, iss. 1, pp. 175–177. (In Russian).
Tamm I.E. Osnovy teorii elektrichestva [Fundamentals of the theory of electricity: Manual for Universities, 11^th ed., rev. and add.]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2003, 616 p. (In Russian).
Kalitkin N.N. Chislennye metody [Numerical Methods]. Moscow, Nauka Publ., 1978, 508 p. (In Russian).
Parakhin A.S. EVM v laboratornom praktikume [Computer in Laboratory Practice: Tutorial]. Kurgan, Izd-vo Kurg. Gos. Un-ta, 2000, 109 p. (In Russian).
Ulyanov A.I., Elsukov E.P., Chulkina A.A., Zagainov A.V., Arsentyeva N.B., Konygin G.N., Novikov V.F., Isakov V.V. The role of cementite in the formation of magnetic hysteresis properties of plastically deformed high-carbon steels: I. Magnetic properties and structural state of cementite. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2006, vol. 42, No. 7, pp. 452–459. DOI: 10.1134/S1061830906070047.

В. Ф. Новиков, К. Р. Муратов, С. М. Кулак, А. С. Парахин, Р. А. Соколов

ОСОБЕННОСТИ МАГНИТОСТРИКЦИИ В УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ.

Проведены исследования магнитострикции стали 60Г в магнитном поле соленоида после её отпуска. Предложена методика разделения магнитострикции на составляющие, вызванные смещением междоменных границ и механизмом вращения спиновых магнитных моментов. Построены зависимости составляющих магнитострикции от температуры отпуска закалённой стали. Это способствует повышению эффективности (точности) оценки упругих напряжений в стальной конструкции магнитоупругими методами. Суть методики заключена в применении функции Ланжевена для описания экспериментальных кривых магнитострикции исследуемой стали 60Г прошедшей отпуск.

Ключевые слова: магнитострикция, смещение доменных границ, магнитное вращение магнитных моментов, ферромагнетик, упругие напряжения

Библиография:

Акулов Н. С. Ферромагнетизм. – Москва ; Ленинград : Гостехтеоретиздат, 1939. – 188 с.
Вонсовский С. В., Шур Я. С. Ферромагнетизм. – Москва–Ленинград : ОГИЗ–Гостехиздат, 1948. – 648 с.
Бозорт Ричард М. Ферромагнетизм / пер. с англ. под ред. Е. И. Кондорского и Б. Г. Лившица. – Москва : Изд-во иностр. лит., 1956. – 784 с.
Новиков В. Ф., Бахарев М. С. Магнитная диагностика механических напряжений. – Тюмень : Издательство Вектор БУК, 2001. – 220 с.
Magnetoelastic demagnetization of steel under cyclic loading / K. R. Muratov, V. F. Novikov, D. F. Neradovskii, R. K. Kazakov // The Physics of Metals and Metallography. – 2018. – Vol. 119 (1). – P. 18–25. – DOI: 10.1134/S0031918X1801012X.
Новиков В. Ф., Яценко Т. А., Бахарев М. С. К природе пьезомагнитного эффекта остаточно намагниченного состояния магнетика // Изв. вуз. Нефть и газ. – 1998. – № 4. – С. 96–102.
Deordiev G. I., Biktashev T. Kh. Magnetostriction method of measuring stresses in components of metallic structures // Soviet Journal of Nondestructive Testing–USSR. – 1977. – No. 3. – P. 83–91.
The influence of an elastic uniaxial deformation of a medium-carbon steel on its magnetostriction in the longitudinal and transverse directions / E. S. Gorkunov, Yu. V. Subachev, A. M. Povolotskaya, S. M. Zadvorkin // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2013. – No. 10. – P. 40–52. – DOI: 10.1134/S1061830913100057.
The influence of the magnetoelastic effect on the hysteretic properties of medium-carbon steel during uniaxial loading / E. S. Gorkunov, A. M. Povolotskaya, K. E. Soloviev, S. M. Zadvorkin // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2010. – Vol. 46 (9). – P. 638–644. – DOI: 10.1134/S1061830910090032.
Change in the magnetostriction of certain steels during the initial stages of plastic deformation / V. F. Novikov, N. K. Kostryukova, V. V. Nassonov, B. V. Fedorov, O. I. Rybnikova // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 1996. – Vol. 32, iss. 5. – P. 418–422.
Новиков В. Ф., Тихонов В. Ф. К изучению усталостных изменений в металле при изгибных колебаниях лопаток турбин магнитным и магнитоупругим методами // Проблемы прочности. – 1981.– № 5. – С. 13–17.
Some Features in the Behavior of Magnetic and Acoustic Characteristics of Hot-Rolled 08G2B Steel under Cyclic Loading / E. S. Gorkunov, A. M. Povolotskaya, S. M. Zadvorkin, E. A. Putilova, A. N. Mushnikov, E. G. Bazulin, A. Kh. Vopilkin // Russian Journal of Nondestructive Testing. – Vol, 55, iss. 11. – P. 827–836. – DOI: 10.1134/S1061830919110044.
Takagi M. On a statistical Domain theory of Ferromagnetic cristals. Part I // Sci. Rep. Tohoku Imp. Univ. – 1939. – Vol. 28. – P. 85–127.
Мишин Д. Д., Новиков В. Ф., Курдюмов В. Г. Влияние дислокационной структуры на коэрцитивную силу кремнистого железа // ФММ. – 1967.– Т. 24, вып. 1. – С. 175–177.
Тамм И. Е. Основы теории электричества: учебное пособие для вузов. – 11-е изд., испр. и доп. – Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 616 с.
Калиткин Н. Н. Численные методы. – Москва : Наука, 1978. – 508 с.
Парахин А. С. ЭВМ в лабораторном практикуме : учебное пособие. – Курган : Изд–во Кург. гос. ун–та, Курган, 2000. – 109 с.
The role of cementite in the formation of magnetic hysteresis properties of plastically deformed high-carbon steels: I. Magnetic properties and structural state of cementite / A. I. Ulyanov, E. P. Elsukov, A. A. Chulkina, A. V. Zagainov, N. B. Arsentyeva, G. N. Konygin, V. F. Novikov, V. V. Isakov // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2006. – Vol. 42, No. 7. – P. 452–459. – DOI: 10.1134/S1061830906070047.

Библиографическая ссылка на статью

Features of Magnetostriction in Carbon Steels / V. F. Novikov, K. R. Muratov, S. M. Kulak, A. S. Parakhin, R. A. Sokolov // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2021. - Iss. 5. - P. 6-14. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2021.5.006-014. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2021-5/2021-5_330.html
(accessed: 21.12.2024).