Способ определения степени неоднородности распределения пластической деформации в металлах

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изучении кор-' реляции механических свойств от степени неоднородности распределения предварительной пластической деформации. Целью изобретения является повышение точности за счет улучшения разрешающей способности. Из деталей после ;^еформации изготовлены микрошлифь!, на которых измеряют после травления линейную плотность злементов структуры, содержащих деформационные линии, например, двойников или полос скольжения. По полученным данным вычисляют дисперсию как-меру степени неоднородности распределения пластической деформации. Применение способа позволяет значительно повысить точность определения. 4 ил.•^ v^feИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при изучении корреляции механических свойств от степени неоднородности распределения предварительной пластической.деформации.Целью изобретения является повышение точности за счет улучшения разрешающей способности.:На фиг. 1 представлена гистограмма распределения плотности деформационных линий для ст. 60ХЗГ8Н8В, подвергнутой предварительной деформации; на фиг. 2 - зависимость предела прочности Гв от дисперсии D для ст. 60ХЗГ8Н8В, подвергнутой предварительной деформации при Средней ПЛО1НОСТИ деформац^ионных линий PHU5± 0.15)- 10 ' мкм'^ на фиг. 3 - зависимость относительного удлинения д от дисперсии D для ст. 6ЬХЗГ8Н8В, подвергнутойпредварительной дефо|эмации при средней плотности деформационных линий /9=

(!9) (! !) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s!)s G 01 N 1/32, 33/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4761541/02 (22) 22.11.89 (46) 23.02.92. Бюл. ¹ 7 (71) Производственное объединение "Уралмаш" (72) А.К. Рослик, В,К, Ф.арафонов и Ю.Е. Атавин (53) 620.183.256(088,8) (56) Владимиров В. И. Физическая природа разрушения металлов, — M.: Металлургия, 1984, с. 270.

Смирнов-Аляев Г. А., Розенберг B; M.

Анализ пластической деформации металлов методом микроструктурных изменений.—

Инженерный сборник. Т. Х. АН СССР, 1951. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

НЕОДНОРОДНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В МЕТАЛЛАХ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изучении корреляции механических свойств от степени !(еоднородности распределения предварительной пластической деформации.

Целью изобретения является повышение точности за счет улучшения разрешающей способности, На фиг..1 представлена гистограмма распределения плотности деформационных линий для ст. 60ХЗГ8Н8В, подвергнутой предварительной деформации; на фиг. 2— зависимость предела прочности В от дисперсии D для ст. 60ХЗГ8Н8В, подвер гнутой предварительной деформации при средней пло1 ности деформационных линий

p (1,75+:0.15) 10 мкм1; на фиг. 3-зависимость относительного удлинения д от дисперсии 0 для ст, 60ХЗГ8Н8В. подвергнутой (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изучении кор- реляции механических свойств от степени неоднородности распределения предварительной пластической деформации. Целью изобретения является повышение точности за счет улучшения разрешающей способности, Из деталей после деформации изготовлены микрошлифы, на которых измеряют после травления линейную плотность элементов структуры, содержащих деформационные линии, например, двойников или полос скольжения. По полученным данным вычисляют дисперсию как меру степени неоднородности распределения пластической деформации. Применение способа позволяет значительно повысить точность определения. 4 ил.

1 предварительной деформации при средней плотности деформационных линий а р=(0,140 +0,015) мкм ; на фиг. 4 — схема с соединения характерных точек микроструктурц для измерения микроструктурных иэ- д . менений (известный способ).

Пример, От немагнитных бандажных колец, выполненных из стали аустенитного класса 60ХЗГ8Н8В и упрочненных деформа- 0 циси,ивготевливвютмнкрошлифы и 1рлв-ный спиртовым раствором НИОЗ вытравливают выходящие не поверхность двоиники гдеформация хромомарганцевой стали протекает в основном двойникованием).

На телевизионном анализаторе "Квантимет" изображение микроструктуры (в данном случае увеличение — x 100) передается на телемонитор, Это изображение (скан, $ к рщ 10 мкм ) анализатором.раз5 2

1714419 4 бивается на 40 рабочих рамок — полосок (Врамках 2,5 10 мкм ), наложенных на изоэ г бражение микроструктуры. В пределах каждой рабочей рамки измеряется протяженность контрастируемых деформационных пиний микроструктуры и нормируется на площадь, тем самым в каждой рабочей рамке определяется плотность деформационных линий

1а д =; ар)-мкм .

- рамки

Вся анализируемая площадь данного шлифа растет за счет увеличения числа сканов, например, до 40 и достигает

$общ=4 10 мкм =4 мм . Таким образом, число измерений р1 под статическую обработку увеличивается до 1600 (40х40). Закон больших чисел позволяет в этом случае бо5

20 лее корректно построить распределение

° плотности деформационных линий, которое является нормальным, гауссовым.

Строится распределение как количество рабочих рамок (из числа 1600) со значе- 25 нием плотности р1, попадающим в интервал hp=0,01 мкм, и таким же шагом 1 изменения плотности. Распределение начинается, например, с ро =0,01 мкм и закан-1 чивается значением рмак =0,3 мкм . 30

-1На фиг. 1 в графической форме изображена гистограмма распределения плотности деформационных линий для ст.

60ХЗГ8Н8В, подвергнутой предварительной деформации. Как всякое нормальное 35 распределение, гистограмма описывается средним значением плотности о = 1,3221x х10 м км, соответствующим предварительной макродеформации, и дисперсией

D g (Й1600) — каадратикноа

l=1 N полушириной этого распределения, собственно и характеризующей степень неоднородности микродеформаций по объему 45 образца. На фиг. 1 представлено распределение плотности деформационных линий исследуемой стали, подвергнутой предварительной деформации емакро =20 . B результате расчета данной гистограммы 50 получены значения р-1,3221 10 мкм 1., D-1,6421 10 мкм

Графики (фиг. 2 и 3) устанавливают взаимность микросвойств исследуемой стали, в частности предела прочности тв и отно-. сительного удлинения д, со степенью неоднородности распределения пластической деформации при фиксированном значении р. Каждая точка на этих графиках соответствует образцу с определенными макросвойствами (ta или д) и вычисленным значением дисперсии из гистограммы (фиг. 1). Дисперсия растет при падении прочности и росте пластичности.

Таким образом, применение технологии с более равномерной деформацией (например, гидростатическая растяжка в отличие от ковки бойками) улучшает прочностные характеристики сталей, упрочняемых деформацией. При этом пластические свойства таких сталей слабо зависят от степени неоднородности. распределения пластической деформации.

В известном способе микроструктурных изменений необходимо иметь фото микрошлифов одного и того же участка до и после деформации, На недеформированной структуре (исследуемая сталь после рекристаллизации) выбираются десять пар периферийно расположенных точек, характерных для изображения микроструктуры (например, тройные стыки границ зерен).

Из каждой точки проводят отрезки, соединяющие. выбранные пары и захватывающие соседние точки. как, например, схематично показано на фиг, 4, и измеряются длины 60-ти отрезков.

После пластической деформации находят те же десять пар точек, затем проводятся замеры измененных длин соответствующих отрезков.. Из значений длин до и после деформации получают 60 значений относительных деформаций, EI, i=1,...,60, bio по которым определяют значения е и дисперсии

Š— ßl — 60

Здесь дисперсия имеет тот же физический смысл квадратичного разброса микродеформаций вблизи среднего значения (или степени неоднородности распределения микродеформаций).

Для серии образцов из исследуемой ст.

60ХЗГ8Н8В, деформированных на различную степень емакро (20, 25. 30, 35, 40 ) известным способом микроструктурных изменений, определяют дисперсию, которая.для всех значений ецакро обнаруживает примерно одно и то же значение D 7 10 ..

Погрешность в определении О по извеI стному способу оценивается величиной

AD g Ae

D =1(Е -> ) 6

1714419

I70

)IaO

I 00 Ф

С 70 35

Ф

3. Ц 2 4 6 8 ?0 1214 Еб I8 ñ0 Ж

Фиг. 1 °

-М

Я ° ХО мкм в отличие от 25;ь, оцененных для D no предлагаемому для выбранной базы

2,5 10 мкм, База (как минимальная площадь для измерений) предлагаемого спо соба гораздо меньше базы известного, у 5 которой как правило, по длине поперечного сечения укладывается 8...10 зерен. Это приводит к тому, что зависимости ta u д от дисперсии 0 (определенной известным способом) подобные тем, которые изображены на фиг. 2 и 3, не выявлены, т. е. разрешающая способность и точность фик-. сации микродеформаций на уровне зерен, субзеренной структуры выше для предлагаемого способа. Это является следствием 15 возможности реглстрации ливий скольжения и двойникования в пределах зеренной

«1 и подзерен ной структурах..

Уменьшенная база измерений с одновременным расширением анализируемой 20 площади образца, приводящая к статиче- . ской обработке 1600 измеренйй вместо 60 (или &00) измерений по известному способу на той же анализируемой площади, в ° конечном итоге сказывается на большей 25 корректности и, соответственно, точности определения О в силу закона больших чи. сел.

Более высокая точность предлагаемого способа обусловлена еще и тем, что он сво- М боден от таких существенных недостатков известного способа, как потери точности при измерениях длин на двух микрошлифах (до и после деформирования) и осуществление таких измерений вручную, Отрезки прямых, соединяющле характерные точки микроструктуры, не являются естественными признаками для подсчета анализаторами изображений их протяженностей.

Тем самым улучшается разрешающая способность регистрации распределения микродеформаций по обьему металла и повышается точность определения степени неоднородности (дисперсии) распределения йластической деформации. Это является определяющим для поиска новых технологических решений проблемы упрочнения материалов деформацией, Формула изобретения

Способ определения степени неоднородности распределения пластической деформации в металлах, включающий измерение микроструктурных изменений при микродеформациях и вычисление дисперсии, характеризующую степень неоднородности, о тл и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения точности эа счет улучшения разрешающей способности, измеряют линейную плотность элементов структуры, включающих деформационные линии.

1714419

f> l0, 7 а

l

I

} I I 11} Ф Ф Ф t }1 t Ф I } 11!1) t ui) 111! } I t!1}1111 i! t t!} 1111 } I! ! }1!1! } Il 11}1 I! Ф f 11 ° 1} I Ф II } I Ф t }1 ° Ф Ф }I Ф I Ф } 1111)

1 2 У 0 5 6 7 8 У 16

3 10, Рюю

50:)

-1

:f -:I 1

«I I фд )

-I й, I

:f

/

1 1

«I l

X —, I

t I

) I

-! f

:I

ГО.-)3

° It t t t}IIII}t !It ll ° Ф!}1!1!}11 }ФФ!Фi ° }t ° lt} t ° It } ° Ill }llllllllii ° 111) !) !111} ° }II I t} ° 111}

1Е-03 1Е-Я Z- О№И УЕОХО 4МЗ ФИЗ 5ЮЗ Я.О 6Н)33

Фиг.7

1714419 Риг. м

Составитель М:. Шелагуров

Техред М,Моргентал Корректор H. Ревская

Редактор И. Шулла лроиааодатаанно-иадатааьакид комбинат латант"„г. ужгород, ул.Гагарина, 10т

Заказ 685 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,Москва,Ж-35, Раушская наб., 4/5