Везде

RAS PhysicsДефектоскопия Russian Journal of Nondestructive Testing

  • ISSN (Print) 0130-3082
  • ISSN (Online) 3034-4980

MAGNETIC PROPERTIES OF LOW-CARBON STEEL PLATE UNDER ELASTIC BENDING

You can
PII
S3034498025120031-1
DOI
10.7868/S3034498025120031
Publication type
Article
Status
Published
Authors
A.N. Stashkov
  • Affiliation: M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
A.M. Matosyan
  • Affiliation: M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
A.P. Nichipuruk
  • Affiliation: M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
N.V. Gordeev
  • Affiliation: M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Volume/ Edition
Volume / Issue number 12
Pages
25-34
Abstract
Experimental field dependences of the measuring coil signal, proportional to the reversible magnetic permeability, were obtained on an elastically deformed (by bending) plate made of low-carbon steel 20 during its remagnetization along the major hysteresis loop by a U-shaped attached electromagnet (AEM). Additionally, during magnetization, a local area of the plate was subjected to a variable magnetic field using a flat coil placed between the poles of the AEM. The measuring coil, located on the same frame as the bias coil, was in contact with the plate surface. Magnetic property measurements were taken from both sides of the plate in its central part. It was established that the curves measured with the AEM installed on the top and bottom of the deformed plate differ significantly. On the curves measured from the top side of the plate, where the surface experiences maximum compressive stresses, one central peak in the region of the coercive force and two additional inflections (peaks) on both sides of it are observed. On the curves measured from the tension side of the plate, additional inflections were observed only at low frequencies of the bias field, when the signal from the measuring coil also contained information about the compressed layers of the plates. The fields at which the inflections occur depend both on the applied load (magnitude of stresses) and on the frequency of the bias field generated by the primary transducer coil. The dependence of the average field of the peaks on the load applied to the plate is close to linear.
Keywords
малоуглеродистая сталь трехточечный изгиб упругая деформация намагничивающее устройство приставного типа индукционный преобразователь магнитные свойства обратимая магнитная проницаемость
Date of publication
01.12.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
33

References

  1. 1. Hellier C. Handbook of non-destructive evaluation. New York: McGraw-Hill, 2003. 594 p.
  2. 2. Doig P., Flewitt P. E. J. Non-destructive stress measurement using X-ray diffraction methods // NDT International. 1978. V. 11. No. 3. P. 127—131.
  3. 3. Murayam R., Misumi K. Development of a non-contact stress measurement system during tensile testing using the electromagnetic acoustic transducer for a Lamb wave // NDT & E International. 2006. V. 39. No. 4. P. 299—303.
  4. 4. Crecraft D. I. The measurement of applied and residual stresses in metals using ultrasonic waves // Journal of Sound and Vibration. 1967. V. 5. No. 1. P. 173—192.
  5. 5. Haugwitz C., Schardt A., Hahn-Jose T., Dörsam J.H., Wismath S., Soennecken S., Holzmann H., Atzrodt H., Lange J., Steckel J., Kupnik M. Non-contact ultrasonic stress measurement using lamb waves // NDT & E International. 2025. V. 155. P. 103419.
  6. 6. Fagan P., Ducharne B., Daniel L., Skarlatos A., Domenjoud M., Reboud C. Effect of stress on the magnetic Barkhausen noise energy cycles: A route for stress evaluation in ferromagnetic materials // Materials Science and Engineering: B. 2022. V. 278. P. 115650.
  7. 7. Su F. Methodology for the stress measurement of ferromagnetic materials by using magneto acoustic emission // Experimental Mechanics. 2014. V. 54. No. 8. P. 1431—1439.
  8. 8. Gauthier J., Krause T.W., Atherton D.L. Measurement of residual stress in steel using the magnetic Barkhausen noise technique // NDT & E International. 1998. V. 31. No. 1. P. 23—31.
  9. 9. Stewart D.M., Stevens K.J., Kaiser A.B. Magnetic Barkhausen noise analysis of stress in steel // Current Applied Physics. 2004. V. 4. No. 2—4. P. 308—311.
  10. 10. Krause T.W., Clapham L., Atherton D.L. Characterization of the magnetic easy axis in pipeline steel using magnetic Barkhausen noise // Journal of applied physics. 1994. V. 75. No. 12. P. 7983—7988.
  11. 11. Ducharne B., Gupta B., Hebrard Y., Coudert J.B. Phenomenological model of Barkhausen noise under mechanical and magnetic excitations // IEEE Transactions on Magnetics. 2018. V. 54. No. 11. P. 1—6.
  12. 12. Vengrinovich V., Vintov D., Prudnikov A., Podugolnikov P., Ryabtsev V. Magnetic Barkhausen effect in steel under biaxial strain/stress: influence on stress measurement // Journal of Nondestructive Evaluation. 2019. V. 38. No. 2. P. 52.
  13. 13. Wu J., Liu C., Li E., Zhu J., Ding S., Wang Y. Motion-induced magnetic Barkhausen noise for evaluating applied stress in pipelines // Journal of Nondestructive Evaluation. 2020. V. 39. No. 4. P. 83.
  14. 14. Deng D.G., Wu X.J. Feasibility study of determining axial stress in ferromagnetic bars using reciprocal amplitude of initial differential susceptibility obtained from static magnetization by permanent magnets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2018. V. 449. P. 243—256.
  15. 15. Chen Z.J., Jiles D.C., Kameda J. Estimation of fatigue exposure from magnetic coercivity // Journal of Applied Physics. 1994. V. 75. No. 10. P. 6975—6977.
  16. 16. Daniel L. An analytical model for the effect of multiaxial stress on the magnetic susceptibility of ferromagnetic materials // IEEE Transactions on Magnetics. 2013. V. 49. No. 5. P. 2037—2040.
  17. 17. Altpeter I., Dobmann G., Kröning M., Rabung M., Szielasko S. Micro-magnetic evaluation of micro residual stresses of the IInd and IIIrd order // NDT & E International. 2009. V. 42. No. 4. P. 283—290.
  18. 18. Stefanita C.G., Atherton D.L., Clapham L. Plastic versus elastic deformation effects on magnetic Barkhausen noise in steel // Acta Materialia. 2000. V. 48. No. 13. P. 3545—3551.
  19. 19. Горкунов Э.С., Мушников А.Н. Магнитные методы оценки упругих напряжений в ферромагнитных сталях (обзор) // Контроль. Диагностика. 2020. Т. 23. № 12. С. 270.
  20. 20. Gorkunov E.S., Mushnikov A.N. Magnitnye metody otsenki uprugikh napryazheniy v ferromagnitnykh stalyakh (obzor) // Kontrol’. Diagnostika. 2020. V. 23. No. 12. P. 270.
  21. 21. Кулак С.М., Новиков В.Ф. Контроль механических напряжений стальных конструкций и сооружений, испытывающих многоосные деформации // Контроль. Диагностика. 2016. № 5. С. 55—60.
  22. 22. Kulak S.M., Novikov V.F. Kontrol’ mekhanicheskikh napryazheniy stal’nykh konstruktsiy i sooruzheniy, ispytayushchikh mnogosnye deformatsii // Kontrol’. Diagnostika. 2016. No. 5. P. 55—60.
  23. 23. Bozorth R.M. Ferromagnetism. Wiley-IEEE Press, 1993. 992 p.
  24. 24. Вонсовский C.B., Шур Я.С. Ферромагнетизм. Москва: ОГИЗ, 1948. 816 с.
  25. 25. Vonsovskiy S.V., Shur Ya. S. Ferromagnetizm. Moskva: OGIZ, 1948. 816 p.
  26. 26. Brown W.F. Influence of field and stress on magnetization changes // Phys. Rev. 1949. V. 75. P. 147—158.
  27. 27. Bulte D.P., Langman R.A. Origins of the magnetomechanical effect // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. V. 251. No. 2. P. 229—243.
  28. 28. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. Москва: Мир, 1987. 420 с.
  29. 29. Tikadzumi S. Fizika ferromagnetizma. Magnitnye kharakteristiki i prakticheskie primeneniya. Moskva: Mir, 1987. 420 p.
  30. 30. Jiles D. C. Theory of the magnetomechanical effect // Journal of physics D: applied physics. 1995. V. 28. No. 8. P. 1537.
  31. 31. Atherton D.L., Jiles D.C. Effects of Stress on the Magnetization of Steel // IEEE Transactions on magnetics. 1983. V. 19. No. 5. P. 2021—2023.
  32. 32. Кулеев В.Г., Царькова Т.П. Особенности зависимости коэрцитивной силы сталей от упругих растягивающих напряжений после пластических деформаций и термообработки // Физика металлов и металловедение. 2007. Т. 104. № 5. С. 479—486.
  33. 33. Kuleev V.G., Tsar’kova T.P. Osobennosti zavisimosti koertsitivnoy sily staley ot uprugikh rastyagivayushchikh napryazheniy posle plasticheskikh deformatsiy i termoobrabotki // Fizika metallov i metallovedenie. 2007. V. 104. No. 5. P. 479—486.
  34. 34. Кулеев В.Г., Царькова Т.П., Казанцева Ж.В. Влияние пластических деформаций на зависимости остаточной намагниченности сталей от упругих растягивающих напряжений // Физика металлов и металловедение. 2009. Т. 107. № 5. С. 468—471.
  35. 35. Kuleev V.G., Tsar’kova T.P., Kazantseva Zh.V. Vliyanie plasticheskikh deformatsiy na zavisimosti ostatochnoy namagnichennosti staley ot uprugikh rastyagivayushchikh napryazheniy // Fizika metallov i metallovedenie. 2009. V. 107. No. 5. P. 468—471.
  36. 36. Сташков А. Н., Ничипурук А. П., Щапова Е. А. Мобильный магнитометрический комплекс для контроля остаточных механических напряжений в стальных конструкциях // Научное приборостроение. 2019. Т. 29. № 1. С. 47—54.
  37. 37. Stashkov A. N., Nichipuruk A. P., Shchapova E. A. Mobil’nyy magnetometricheskiy kompleks dlya kontrolya ostatochnykh mekhanicheskikh napryazheniy v stal’nykh konstruktsiyakh // Nauchnoe priborostroenie. 2019. V. 29. No. 1. P. 47—54.
  38. 38. Stashkov A.N., Schapova E.A., Nichipuruk A.P., Korolev A.V. Magnetic incremental permeability as indicator of compression stress in low-carbon steel // NDT & E International. 2021. V. 118. P. 102398—102402.
  39. 39. Wang N., Li P., Li T., Wang Y., He C., Liu X. Quantitative characterization of tensile stress in electroplated nickel coatings with a magnetic incremental permeability sensor // Sensors and Actuators A: Physical. 2024. V. 368. P. 115082.
  40. 40. Makar J.M., Atherton D.L. Effect of Uniaxial Stress on the Reversible and Irreversible Permeabilities of 2 % Mn Pipeline Steel // IEEE Transactions on magnetics. 1994. V. 30. No. 4. P. 1380—1387.
  41. 41. Новиков В.Ф., Захаров В.А., Ульянов А.И., Сорокина С.В., Кудряшов М.Е. Влияние двухосной упругой деформации на коэрцитивную силу и локальную остаточную намагниченность конструкционных сталей // Дефектоскопия. 2010. № 7. С. 59—68.
  42. 42. Novikov V.F., Zakharov V.A., Ul’yanov A.I., Sorokina S.V., Kudryashov M.E. Vliyanie dvukhosnoy uprugoy deformatsii na koertsitivnuyu silu i lokal’nuyu ostatochnuyu namagnichennost’ konstruktsionnykh staley // Defectoskopiya. 2010. No. 7. P. 59—68.
  43. 43. Костин В.Н., Кадров А.В., Кусков А.Е. Оценка упругих и пластических деформаций феррито-перлитных сталей по магнитным свойствам вещества // Дефектоскопия. 2005. № 10. С. 13—22.
  44. 44. Kostin V.N., Kadrov A.V., Kuskov A.E. Otsenka uprugikh i plasticheskikh deformatsiy ferrito-perlitnykh staley po magnitnym svoystvam veshchestva // Defectoskopiya. 2005. No. 10. P. 13—22.
  45. 45. Агиней Р.В., Леонов И.С. Исследование изменения коэрцитивной силы и параметров твердости стенок трубы при деформировании изгибом // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2012. № 3. С. 39—42.
  46. 46. Agiley R.V., Leonov I.S. Issledovanie izmeneniya koertsitivnoy sily i parametrov tverdosti stenki truby pri deformirovanii izgibom // Truboprovodnyy transport: teoriya i praktika. 2012. No. 3. P. 39—42.
  47. 47. Малахов И.С., Соколов Р.А., Муратов К.Р. Исследование влияния двухосного механического нагружения на магнитные характеристики и гармонический спектр пружинной стали 65Г // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2025. Т. 91. № 5. С. 31—37.
  48. 48. Malakhov I.S., Sokolov R.A., Muratov K.R. Issledovanie vliyaniya dvukhosnogo mekhanicheskogo nagruzheniya na magnitnye kharakteristiki i garmonicheskiy spektr pruzhinnoy stali 65G // Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2025. V. 91. No. 5. P. 31—37.
  49. 49. Мушников А.Н., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М., Крючева К.Д. Влияние двухосного симметричного растяжения на магнитные свойства составного образца из двух стальных пластин с различными механическими и магнитными свойствами // Дефектоскопия. 2024. № 9. C. 25—39.
  50. 50. Mushnikov A.N., Povolotskaya A.M., Zadvorkin S.M., Kryucheva K.D. Vliyanie dvukhosnogo simmetrichnogo rastyazheniya na magnitnye svoystva sostavnogo obraztsa iz dvukh stal’nykh plastin s razlichnymi mekhanicheskimi i magnitnymi svoystvami // Defectoskopiya. 2024. No 9. P. 25—39.
  51. 51. Мызнов К.Е., Ксенофонтов Д.Г., Афанасьев С.В., Василенко О.Н., Костин В.Н., Бондина А.Н.,
  52. 52. Топорищев А.С., Кукушкин С.С., Саломатин А.С. Определение магнитных свойств трубных сталей в процессе испытания на изгиб // Дефектоскопия. 2025. № 6. C. 70—74.
  53. 53. Myznov K.E., Ksenofontov D.G., Afanas’ev S.V., Vasilenko O.N., Kostin V.N., Bondina A.N., Toporishchev A.S., Kukushkin S.S., Salomatin A.S. Opredelenie magnitnykh svoystv trubnykh staley v protsesse ispytaniya na izgib // Defectoskopiya. 2025. No 6. P. 70—74.
  54. 54. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. Москва: Металлургия, 1979. 496 с.
  55. 55. Bernshteyn M.L., Zaymovskiy V.A. Mekhanicheskie svoystva metallov. Moskva: Metallurgiya, 1979. 496 p.
  56. 56. Михеев М.Н. Топография магнитной индукции в изделиях при локальном намагничивании их приставными электромагнитами // Известие АН СССР, ОТН. 1943. № 3—4. С. 68—77.
  57. 57. Mikheev M.N. Topografiya magnitnoy induktsii v izdeliyakh pri lokal’nom namagnichivanii ikh pristavnymi elektromagnitami // Izvestie AN SSSR, OTN. 1943. No 3—4. P. 68—77.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library