Техника - молодёжи 1940-04, страница 20

Известно, например, что при прокатке, леза его кристаллы как бы выстраиваю в одном направлении. Металл полуЯ как бы «волокнистую» структуру, подо! структуре дерева. Проф. Акулов и & Брюхатов пришли к выводу, что эта локнистость должна отразиться и на нитных свойствах металла. Из прокат ной железной ленты были вырезаны две Как и предполагалось, магнитная npoi цаемость вдоль волокон оказалась за» но выше, чем в других направлениях. 3 дало возможность заранее предскаа важнейшие свойства стальных изделий.!

Еще интереснее были опыты с обра» ми закаленной стали. В ней во время калки происходят существенные изм лия. При высокой температуре сталь а стоит из кристаллов вязкого и мягга немагнитного вещества, так называем а у стен ит а. Если эту сталь быстро ох, дить, аустенит превращается в бо: хрупкий, но зато твердый мартенсит, <1 ладающий магнитными свойствами. Ш стинка стали с большим количеством щ] тенсита поворачивает крутильные весы L несколько градусов, в то время как та® же образец из аустенита смещает rpit зеркальца едва заметно.

Наблюдая за поворотом зеркальца i отраженному пучку овета, проф. Акул; пришел к мысли, что с помощью авва метра можно не только исследовать >1 товые закаленные образцы, но даже i следить весь процесс закалки на ход; записать его на фотобумагу.

Для этой цели в нижней части аш метра были поставлены две маленькие чи для отжига и закалки, похожие внешнему виду 1на бокальчики. Эти neij двигаются на особых автоматических и челях. Кусочек стали спокойно висит J стержнях крутильных весов между пом сами электромагнита, а печи ,поочереш подходят под него снизу и затем, поди! маясь, как бы надеваются на образец.,, |

Стенки печей не мешают действию к нитиых силовых ■ линий, и анизометр nps должает работать в течение всей зака.та¹ Сначала на образец «надевается» элеетй ческая печь я разогревает его до нужвш температуры. При этом магнитные свойсЦ стали уменьшаются, а при известной температуре (точка Кюри) совсем исчезав)! Затем подъезжает второй .бокальчик, вй? полненный маслом. В нем происходит калка стали. В металле появляются кр«-; сталлы мартенсита, вследствие чего об-, разец стремится повернуться во виешве»! магнитном поле. Этому препятствует ynpv.^ гость нити. Чем больше аустенита r.epeS-« дет в мартенсит, тем значительнее буднб угол поворота. Свет, отраженный от зер! кальца крутильных весов, падает на врл-щающийся ролик фотобумаги и чертит е» ¹ ней кривую линию, по которой можмг «прочитать» весь ход образования мартен.} сита, другими словами, весь процесс за.|' калки.

Изучая магнитные свойства металлов! работники лаборатории проникали в самые' неизведанные области, раскрывали сами; сокровенные явления, происходящие в мо{ лекулярных недрах вещества. В то жег-время их исследования имели большое)¹ практическое значение. Особенной слож-у ностью и точностью отличались опыты,! связанные с изучением мнгннтострикцш Этим малоизвестным термином обозначаем ся свойство ферромагнитных металлов вз-у-менять свою форму при намагничивании. Е Отчего это получается? Проф. Акулов|, дал теоретическое объяснение этому г лоисследованному явлению.

Представим себе, что происходит с элементарным кристалликом железа в тот мо- j мент, когда он окажется в области сг тайного намагничивания. Электроны ещя атомов, расположенных в углах куба, нач. ] нут действовать друг на друга, как ма-| ленькие магнитики: одни из них притяги-^J ваются, другие взаимно отталкиваются,:]

Как расположены области спонтанного намагничивания? Этт ,

расположены по трем взаимно перпендикулярным осям кристаллической решетки. При этом параллельно каждой оси идут две области намагничивания, имеющие взаимно противоположные направления Таким образом, в монокристалле области внутреннего ......-........... -

раополагают-> шести направлениям. Как раз по этим направлениям кристалл должен легче всего намагничиваться. Во всех других направлениях кристалл также может намагничиваться, но для этого приходится затрачивать значительно больше энергии.

Это свойство неодинаковой магнитной проницаемости вещества носит название анизотропии (от греческих слов «анизоз» — неравный и «тропо» — направляю).

Решив заняться изучением магнетизма, Арк-Синус загромозди л свой и без того тесный кабинет всевозможными приборами и образцами. Однажды, пробираясь к своему столу, Арк-Синус застрял между стеной и концом большой железной балки, на которую были намотаны витки провода. В эту минуту сынишка Арксинуса неожиданно включил ток. Стержень намагнитился и, удлинившись вследствие магнитострикции, прижал доктора к стене так, что тот не мог ни охнуть, ни вздохнуть. Природная находчивость спасла Арк-Синуса. Он дотянулся рукой до ближайшего витка проволоки и порвал его. Ток прекратился, и стержень мгновенно вернулся в свое прежнее немагнитное состояние.

Проф. Акулову удалось установить закон, который позволяет вычислять, какое количество энергии надо затрачивать, чтобы намагнитить кристалл в любом избранном направлении. Этот же закон дает возможность определить, как будут меняться в зависимости от выбранного направления и другие физические свойства металла — его механическая прочность, электропроводность, теплопроводность и пр. Закон проф. Акулова был проверен на множестве опытов с помощью самых различных приборов. Один из основных аппаратов, наглядно доказывающих существование магнитной анизотропии, действует следующим образом. Между полюсами электромагнита на особых стержнях укрепляется шарик монокристалла. Стержни устроены так, что шарик имеет возможность вращаться вокруг своей оси, но «е может отклоняться вбок и «прилипать» к полюсам электромапнита.

Как только в электромагнит включается ток, шарик сам собой несколько поворачивается. Он устанавливается так, что силовые магнитные линии совпадают с одним из ребер кристаллической решетки. Чтобы теперь повернуть шарик, приходится затратить некоторое усилие. При этом он поворачивается как бы скачком и ровно на 90°, как поворачивается, например, рычажок выключателя.

При помощи этого прибора, названного анизометром, можно точно измерить усилие, с каким монокристалл стремится повернуться в магнитном поле. Для этого кристалл соединяется с так называемыми крутильными весами. Поворачиваясь, он с большей или меньшей силой закручивает тонкую упругую проволочку этих весов. Вместе с монокристаллом поворачивается небольшое зеркальце. По отраженному от него лучу можно точно отметить угол поворота. Этот угол тем больше, чем сильнее закручивается проволочка.

Все эти опыты велись с монокристаллом. Но вот однажды проф. Акуловым и доц. Брюхатовым был взят обычный кусок железа, в котором кристаллы расположены беспорядочно. Крутильные весы и на этот раз отметили определенный поворот, т. е. ясно выраженную анизотропию. Казалось бы, хаотично расположенные кристаллы должны были действовать в разные стороны, по басне «Лебедь, Щука и Рак». Однако в этом хаосе всегда находится одно направление, по которому ориентиро. вано относительно большее количество осей кристаллов.