Способ исследования циклической прочности ферромагнитных материалов

 

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что образец материала циклически нагружают при постоянной амплитуде напряжений , устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь , сканируют преобразователем, определяют область концентрации напряжений и регистрируют изменение сигнала преобразователя , отличающийся тем, что, с целью определения минимального порогового значения циклической вязкости разрушения , ориентируют преобразователь так, чтобы линия действия напряжения в наиболее нагруженном сечении находилась в плоскости преобразователя, находят по мид1имальному сигналу преобразователя в пределах области концентрации напряжений зону локальной концентрации, устанавливают преобразователь в найденной зоне и продолжают нагружение до момента достижения экстремального значения сигнала преобразователя , после чего при действии статической нагрузки, равной амплитуде цикI лического нагружения, определяют размер усталостного пятна, образовавшегося в ис (Л пытуемом материале, по которому и по амплитуде циклической нагрузки рассчитывают минимальное пороговое значение циклической вязкости разрушения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4сЮ G 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3545254/25-28 (22) 28.01.83 (46) 07.01.85. Бюл. № 1 (72) Ю. П. Шагаев (71) Институт прикладной физики АН Белорусской ССР (53) 620.178.311.4 (088.8) (56) 1. Иванова В. С. и др. Природа усталости металлов. М., «Металлургия», 1975, с. 108 — 118.

2. Авторское свидетельство СССР № 824019, кл. G 01 N 27/90, 1978. (54) (57) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что образец материала циклически нагружают при постоянной амплитуде напряжений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем, определяют область концентрации напряже„SU„„1133496 A ний и регистрируют изменение сигнала преобразователя, отличающийся тем, что, с целью определения минимального порогового значения циклической вязкости разрушения, ориентируют преобразователь так, чтобы линия действия напряжения в наиболее нагруженном сечении находилась в плоскости преобразователя, находят по минимальному сигналу преобразователя в пределах области концентрации напряжений зону локальной концентрации, устанавливают преобразователь в найденной зоне и продолжают нагружение до момента достижения экстремального значения сигнала преобразователя, после чего при действии статической нагрузки, равной амплитуде циклического нагружения, определяют размер М усталостного пятна, образовавшегося в испытуемом материале, по которому и по амплитуде циклической нагрузки рассчитывают минимальное пороговое значение циклической вязкости разрушения.

1133496

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материала, а именно к способам исследования циклической прочности ферромагнитных материалов.

Известен способ исследования циклической прочности конструкционных материалов заключающийся в том, что образец материала с надрезом циклически нагружают, регистрируют длину образующейся в материале трещины и по результатам испытаний судят о циклической прочности материала (1).

Однако для этого способа характерна недостаточная точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ исследования циклической прочности ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что образец материала циклически нагружают при постоянной амплитуде напряжений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем, определяют область концентрации напряжений и регистрируют изменение сигнала преобразователя. По изменению сигнала преобразователя судят о стадиях развития усталостной трещины и об оставшемся ресурсе (2).

Недостатком известного способа является невозможность определения минимального порогового значения циклической вязкости разрушения материала.

Цель изобретения — определение минимального порогового значения циклической вязкости разрушения ферромагнитных материалов.

Указанная цель достигается тем, что при способе исследования циклической прочности ферромагнитных материалов, заключающемся в том, что образец материала циклически нагружают при постоянной амплитуде напряжений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем, определяют область концентрации напряжений и регистрируют изменение сигнала преобразователя, ориентируют преобразователь так, чтобы линия действия напряжения в наиболее нагруженном сечении находилась в плоскости преобразователя, находят по минимальному сигналу преобразователя в пределах области концентрации напряжений зону локальной концентрации, устанавливают преобразователь в найденной зоне и продолжают нагружение до момента достижения экстремального значения сигнала преобразователя, после чего при действии статической нагрузки, равной амплитуде циклического нагружения, определяют размер усталостного пятна, образовавшегося в испытуемом материале, по которому и

2 по амплитуде циклической нагрузки рассчитывают минимальное пороговое значение циклической вязкости разрушения.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец из ферромагнитного материала для испытания на циклическую прочность после изготовления подвергают термической обработке для снятия остаточных технологических напряжений, возникших при изго товлении, полируют поверхность образца в предлагаемом месте развития усталостных повреждений и устанавливают в наиболее нагруженном сечении образца микроферрозондовый преобразователь.

Циклическое нагружение образца осуществляют при постоянной амплитуде 5 напряжений, равной (0,75 — 0,95)6>, гдеб — предел текучести исследуемого материала— величина, известная заранее. Выбор указанной амплитуды напряжений обеспечивает

> 1 соблюдение условия плоской деформации материала в месте развития усталостных повреждений. Преобразователь ориентируют так, что линия действия напряжения в наиболее нагруженном состоянии находится в плоскости преобразователя.

В процессе нагружения сначала сканируют преобразователем вокруг наиболее нагруженного сечения и устанавливают область концентрации напряжений. Затем в пределах области концентрации напряже30 ний по минимальному сигналу преобразователя находят зону локальной концентрации, которая имеет размеры того же порядка, что и размеры структуры исследуемого ферромагнитного материала.

Преобразователь устанавливают в найденной зоне локальной концентрации и продолжают нагружение до момента достижения экстремального значения сигнала преобразователя, которое свидетельствует о наибольшей повреждаемости исследуемого ма40 териала, предшествующей образованию локальной усталостной трещины.

После достижения экстремального значения сигнала преобразователя циклическое нагружение прекращают и нагружают обра4 зец статической нагрузкой. вызывающей напряжение, равное амплитуде циклического нагружения. При действии статической нагрузки известными методами или сканированием преобразователя определяют характерный размер а усталостного пятна, образо50 вавшегося в испытуемом материале вокруг зоны локальной концентрации. Размер а усталостного пятна и амплитуду б циклической нагрузки используют для расчета минимального порогового значения Kf "" циклической вязкости разрушения по формуле

1133496

Составитель М. Кузьмин

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес . Корректор О. Тигор

За каз 9832/35 Гираж 8Э8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 где b — диаметр круглого образца или ширина плоского образца.

Циклическое нагружение может быть продолжено до достижения последующих экстремальных значений сигнала преобразователя.

После достижения каждого экстремального значения каждый раз прерывают циклическое нагружение,. определяют новые размеры усталостного пятна и последующее пороговое значение циклической вязкости разрушения.

Пример. Образец с надрезом из ферромагнитного материала 36Г2С для испытания на циклическую вязкость разрушения после изготовления подвергают терм ооб работке для снятия остаточных напряжений путем отжига при 315 С с последующим охлаждением образца вместе с печью со скоростью

20 С/ч. Затем поверхность образца на участке шириной 10 — 15 мм в области надреза полируют. Для выбора амплитуды нагруже4 ния предварительно на дополнительном стандартном образце определяют предел текучести бт — — 48 кг/мм .

Амплитуду б нагружения принимают равной (0,75 — 0,95) бт=36 — 45 кг/мм

5 В процессе нагружения сигналы на преобразователе принимают периодически экстремальные значения, как минимальные, так и максимальные с периодичностью порядка 10з циклов. Экстремальные значения

10 сигналов выделяются, инструментальным микроскопом определяется величина усталостного пятна и по результатам измерений вычисляются по известным формулам пороговые значения циклической вязкости разру15 щения материала.

Изобретение позволяет определить пороговые значения циклической вязкости разрушения и прогнозировать прочность изделий, работающих в нестационарных условиях нагружения.