Способ определения ударной вязкости сплавов

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам определения физикомеханических свойств сталей и сплавов. Цель изобретения - снижение трудоемкости измерения. Способ включает фиксацию распада твердой фазы, проводимого с помощью электрического разряда, с выраженной селективностью разрушения, построение кривых обыскривания, нахождение ударной вязкости по эталонной кривой (S), где S - разность площадей под кривыми обыскривания . Способ позволяет существенно снизить трудоемкость и время измерения ударной вязкости. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5i)5 С 21 О 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775396/02

{22) 03.11.89 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Днепропетровский государственный университет им. 300 — летия воссоединения

Украины с Россией (72) С.В.Твердохлебова, И.M.Ñïèðèäîíoâà и

Ю.Н.Таран (53) 621.785.79 (088.8) (56) ГОСТ 9454 — 78. Металлы. Методы испытаний на ударный изгиб при пониженной компактной и повышенной температурах.

Авторское свидетельство СССР № 1226204, кл. G 01 N 21/64, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРНОЙ

ВЯЗКОСТИ СПЛАВОВ

Изобретение относится к области физики твердого тела, а именно к исследованию свойств твердых материалов при высокой и низкой температурах, и может быть использовано для определения эксплуатационных характеристик при создании материалов с заданными свойствами в металлургии сплавов, Известен способ Шарпи динамических испытаний на ударный изгиб образцов строгой прямоугольной формы в сечении, заключающийся в оценке работоспособности материала в сложных условиях нагружения и его склонности к хрупкому разрушению.

Способ предусматривает жесткую унификацию размеров образцов и условий проведения испытаний, так как при динамических испытаниях не действует закон подобия.

Образец устанавливают на двух опорах маятникового копра и наносят удар со стороны, противоположной U-надрезу, в

„,, Ж„„1731833 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к способам определения физикомеханических свойств сталей и сплавов.

Цель изобретения — снижение трудоемкости измерения. Способ включает фиксацию распада твердой фазы, проводимого с помощью электрического разряда, с выраженной селективностью разрушения, построение кривых обыскривания, нахождение ударной вязкости по эталонной кривой ан=f(S), где S— разность площадей под кривыми обыскривания. Способ позволяет существенно снизить трудоемкость и время измерения ударной вязкости. 2 ил., 1 табл, плоскости, перпендикулярной продольной оси образца, При этом фиксируют углы подъема маятника весом P и длиной до а ипослеаг разрушения образца. Ударную вязкость определяют по формуле: ан=А,/F, где Ан — работа, затраченная на деформацию и разрушение образца: А,= P! (cos а —

-cos а2); F — площадь поперечного сечения образца в месте надреза до испытания, Способ применяют при выборе и приемочном . контроле металлов и сплавов до установления норм на образцы с V-образным концентратором.

Основными недостатками этого способа являются значительная трудоемкость и большая металлоемкость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ количественной оценки термической устойчивости фаз металлов и сплавов, заключающийся в фиксации распада твердой

1731833 фазы и оценивающий склонность исследуемой фазы к разрушению, Распад твердой фазы осуществляют с помощью локального воздействия электрического разряда на выделенную с помощью микроскопа фазу шлифа образца. Об относительной величине термической устойчивости этой фазы судят по периоду ее существования, отождествляемому с временем предварительного обыскривания. Последнее определяют по кривой обыскривания: эмпирической временной зависимости измеренной плотности почернений спектральных линий. На этой кривой, каждая точка которой получена из 9...11 параллельных измерений, отсекают участок, соответствующий регулярному поступлению элементов из исследуемой фазы в облако разряда и именуемый временем предварительного обыскривания. Абсолютное значение термической устойчивости фаз, выраженной через энергию сублимации, находят из эмпирически установленной зависимости времени обыскривания от энергии сублимации. Относительное стандартное отклонение способа определения термической устойчивости фаз составляет

0,095. П реимуще ство м on иса нного способа является снижение трудоемкости и металлоемкости по сравнению с существующими, Однако способ требует для своего осуществления приготовления и травления шлифов, что является трудоемкой операцией. Кроме того, способ предусматривает использование микроскопа, обычно не поставляемого в комплекте отечественного оборудования, для выделения изучаемой фазы, что осложняет получение результатовв.

Целью изобретения является снижение трудоемкости при определении ударной вязкости сплавов с межкристаллитным разрушением.

Цель достигается тем, что воздействие на поверхность контрольного и испытуемого образцов осуществляют искровым разрядом в режиме селективной эрозии материала, выражающейся в разрушении охрупчивающей твердой фазы, Об ударной вязкости, зависящей от количества охрупчивающей фазы, судят по эмпирически установленной авторами зависимости электроискровой эрозии, отождествляемой с разностью площадей под кривыми обыскривания в неравновесной стадии контрольного и испытуемого образцов, от ударной вязкости сплавов, а« =

=f (S}. В таблице приведены значения удар ной вязкости сталей, найденные по предлаI гаемому ан, и известному а«способам.

На фиг. 1 представлены кривые обыскривания сплавов, например сталей типа

10

ОЗХ11Н110М2Т1, (=f(t);1 для контрольного образца, прошедшего термообработку в течение 1 ч при T=873, К и охлажденного в воде; 2 — для испытуемого образца, прошедшего термообработку в течение 1 часа при

Т=873, К и охлажденного в печи; заштрихованный участок соответствует разности площадей под кривыми обыскривания в неравновесной стадии, (=f ().т.е, параметру

На фиг. 2 показана эталонная кривая зависимости ударной вязкости а« от параметра S для образцов с известной ударной вязкостью: параметр S записан для ионной

15 линии титана в сталях типа ОЗХ11Н10М2Т1

Т<П 308,88 нм).

Изобретение осуществляют следующим образом.

Привлекают образцы произвольных

20 размеров массой не менее 30 г, рабочая поверхность которых зачищается на алмазном круге до шероховатости Rz не более 20 мкм. Распад хрупких структурных составляющих осуществляют воздействием на по25 верхность образцов высоковольтного конденсированного искрового разряда, например от генератора Иà — 3 в режиме выраженной селективности эрозии материала: сила тока в первичной цепи повышающего

30 трансформатора 1,8...2,0 А, напряжение

220В, аналитический промежуток 1,5 мм, вспомогательный разрядник 2,5 мм, противоэлектрод — угоольный стержень,o 6 мм, заточенный на усеченный конус или полу35 сферу.

На микрофотометре, например МФ вЂ” 2, проводят фотометрирование, измеряя плотности почернений спектральных линий элементов хрупкой структурной составляю40 щей, например Ti П308,88 нм титана в карбиде титана испытуемого образца стали типа ОЗХ11Н10М2Т1, прошедшего термообработку в течение 1 ч при температуре 873, К с последующим охлаждением в печи, во

45 всех спектрограммах, регистрируемых на движущуюся во времени обыскривания гс заданным шагом (шаг подбирается таким, чтобы почернения спектральных линий не выходили за пределы 0,40...1,80) фотопла50 стинку спектрального прибора, например спектрографа ИСП вЂ” 30. Имея параметры (и т, строят кривые (=f (г), так называемые кривые обыскривания. Типичные кривые обыскривания представлены на фиг.1.

55 Под начальным участком кривой обыскривания (=f (т), ограниченным по оси абсцисс значением времени обыскривания, необходимого для установления регулярного режима поступления вещества, например

1731833

040

Рсб

40 с на фиг. 1, измеряют площадь с помощью планиметра или другим способом, которая, например для контрольного образца (на фиг. 1, кривая 1) равна 20,6.10 7 Дж с.

Аналогично находят площадь для испытуемого образца. Затем определяют разность площадей под кривыми обыскривания для контрольного и испытуемого образцов и получают параметр S, например 5,4 .10

Дж с. Далее строят эталонную кривую зависимости ударной вязкости, а>, от параметра

S, для стандартных образцов с известной ударной вязкостью a<=f(S). Подобная кривая приведена на фиг. 2.

Находят значение ударной вязкости испытуемого образца с установленным параметром S, например, равным 5,4 10 Дж с, по кривой a<=f(S), представленной, например, на фиг.2. Она составляет1,8 10 Дж м, относительное стандартное отклонение равно 0,07.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в снижении в три раза трудоемкости по сравнению с известными способами и уменьшении металлоем кости, Формула изобретения

Способ определения ударной вязкости сплавов, включающий подготовку образцов, 5 воздействие на их поверхность искровым разрядом и фиксирование распада твердой фазы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости, воздействие на поверхность контрольного и испытуемого

10 образцов осуществляют искровым разрядом, разрушающим охрупчивающую твердую фазу, проводят фотометрирование, измеряя плотность почернения спектральных линий элементов этой фазы, строят кри15 вые зависимости плотности почернения (Q от времени обыскривания (г) =1(г), определяют разность площадей под кривыми (- f(t) и получают параметр S, строят эталонную кривую зависимости ударной вязко20 сти ан от параметра S для образцов с известной ударной вязкостью a>=f(S) и находят ударную вязкость для испытуемого образца по эталонной кривой aH=f(S), где ан— ударная вязкость, Дж м; S — разность пло25 щадей под кривыми зависимости (= f(t) параметр S, Дж. с.

1731833

Q /б,йж

Риг. 2

Составитель А. Орешкина

Редактор И. Ванюшкина Техред M.Ìoðråíòàë Корректор Т. Палий

Заказ 1558 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101