Способ определения хрупкости материалов

 

Изобретение относился к механическим испытаниям материалов, в частности, к определению ил мерм хрулкости методом вдавливания инцечтора. Иель изобретения - повышение производительности. Испытуемый материал деформируют непрерывным 2 вдавливанием чкдентора с vnncb.o i.,jr- рамм вдавливания и ипредетянгт та1 углов наклона графиков зависимости на грузки Р на мндонтор от глубины h его внэдреиия к оси при вдавливания и разгрузке. Затем рассчитывают меру хрупкости по формуле X nf l/ m-ii. где п - тянгенс наклона графика IgP- Igf(li) к оси igli вдавливании индентора - безразмерный коэффициент , характеризующий интенсивность ,пасг-л ского деформирования испытуемого м -есиала п, .акгенс угла наклона (h) к си Igh при разгрузке индгнтора - безразмерный коэфц ициент, характеризующий упругий потенциал испытуемого мзтеоиэ/ З ил. сл

СОК)3 СОГ1ЕТСКИХ

COI 1ИЛИИСТИЧЕСКИХ

Р Е СГ УБЛ1ЛК

Г5 .>S G 01 N 3/42

ГОСУДАРСТ., Н-1ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ I ЕНИЯЬ1 И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1 4:АНИЕ КЗСБP!=TEI- КЛ

K АВТОРСКОМУ (. ВИД!=Т .=ЛЬСТИ > (21) 4844410/28 (22) 03.05,90 (46) 30,08.92. Бюл. N.. 32 (71) Волжский филиал Всесоюзного научноисследовательского института абразивов и шлифования (72) В. (D. Бердиков и О, И, Пушкарев (86) Проблемы прочности, 1977, ¹ 1, с. 77, Авторское свидетельство СССР

М 717620, кл. G 01 N 3/42, 1978. (54) С П О СО Б О П Р ЕД Еп г 1 1Я У Р у П КО Ст И

УА- -Б РИ;fl OB (57) Изобретение относится к механическим

11СГ1 ытанилм M3TepMRIIQÂ, в частности, к определениIО их MQp!: ХруГ1кости методом вдавливания индентора. Цель изобретенля — повыш ние производительности. Испытуемый материал деформируют непрерывным

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, в частности к определе -1ию хрупкости методом вдавливания индентора.

Известен способ определения хрупкости материалов, заключающийся в том, что испытуемый материал деформируют и записывают диаграмму упруго-пластического деформированля.

Однако этот способ является разру иающим и требует изготовления специальных образцов. Критерий хрупкости, определяемый зтим методсм, недостаточно чувствителен, так как величина упругой знергии, входящая в числитель критерия, входит так>ке и в его знаменатель (в полную знергию деформирования материала). Кроме того, неприменим для материалов высокой степени твердости и хрупкости, а также для объ«5U 1758501 А1

ВДЗВЛИВаНИЕМ ЛНДЕНтОРа С ЗапИСЬ|О ДнаГрамм вдавливания и определяют та-.:ген I углов наклона графиков зави.:и ости наl рузки Р HB индентоо 0T I лубины и его H, ôрения к оси при вдавливания и разгрузке, Затем рассчитывают меру хрупкости по формуле у =- ni- 1/rn — и, где п — тангенс угла наклона графика IgP — — Igf(h) к оси Ig h п ри вдавливании индентора — безразмерный коэффициент, характеризующий интенсивность плас-. l .. êîãî дефор;. :ирования исг:ытуемого материала; и —;ангенс угла

Hзклона графи1 а оР=- 9Т(Ь) к оси lgh npu ра"-.ã""ðóçêà индеГ тора — безразмеоный коэффициент, характеризу1о1ций упругий потенциал испытуемого материала, 2 ил. ектов малых размеров. например, абразивных зерен.

Указанный недостаток устранен в способе, принягом за прототип, в котором испытуемыи материал деформиру:от непрерывным вдавливанием инден.-ора с записью диаграммы вдавливания, определяют работу упругого и пластического деформирования, по соотношению когорых рассчитывают хрупкость.

Недостатком данного спосо(1а явля тся большая трудоемкость определения пло адей упругого и пластического деформирования пс криволинейной диаграмме вдавливания (которые пропорционал.нь работам упруго-пластического деформирования) и, следовательно, оценки хруп ос и испытуемого материала, 1758501

Целью изобретения является повышение производительности труда, упрощение определения хрупкости материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения хрупкости материалов путем отношении работы, затраченной на упругое деформирование, к работе, затраченной на пластическое деформирование, при деформации материала непрерывным вдавливанием индентора, на диаграмме вдавливания, записанной в логарифмических координатах, определяют тангенсы углов наклона графиков зависимости нагрузки на индентор от глубины вдавливания индентора при вдавливании и разгрузке, а хрупкость определя1от по формуле:

n+ i

ГП вЂ” П где n — тангенс угла наклона графика зависимости нагрузки на индентор от глубины вдавливания индентора к оси при вдавливании индентора;

m — тангенс угла наклона графика зависимости нагрузки на индентор от глубины вдавливания индентора к оси при разгрузке индентора.

На фиг, 1 показана диаграмма вдавливания пирамидального индентора в обычных координатах; на фиг. 2 — в логарифмических координатах.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения: участо 0-1 — ветвь нагружения; участок 1-2 — ветвь разгрузки; Р— нагрузка на индентор; h — глубина отпечатка индентора; h — глубина отпечатка инденторг под нагрузкой; ho — глубина отпечатка индентора при снятии нагрузки.

При вдавливании индентора происходит упpyro-пластическое деформирование испытуемого материала, а при разгрузке— выделение упругой энергии, запасенной в процессе вдавливания, Закономерности процесса вдавливания и разгрузки индентора описываются соответственно функциями

Р=а.h; (1)

Р=Ь Ь (2) где Р— нагрузка на индентор;

h — глубина внедрения индентора; а — размерный коэффициент, характеризующий прочностные свойства испытуемого материала:

Ь вЂ” размерный коэффициент, зависящий от максимальной нагрузки на индентор;

n — тангенс угла наклона графика

lgP=lgf(h) к оси lgh при вдавливании индентора — безразмерный коэффициент, хаоактеризующий интенсивность пластического реформирования испытуемого материала;

m — тангенс угла наклона графика

igP=lgf(h) к оси h npu разгрузке индентора— безразмерный коэффициент, характеризующий упругий потенциал испьпуемого ма5 териала.

Полная работа при вдавливании индентора равна

А=- fohP f1(h)dh

10 где 11(й1 — функция, описывающая зависимость глубины внедрения индентора ат прилагаемой нагрузки.

Подставляя в уравнение (3) фоомулу (.) получим

+ 4

"o и+1 а l ri+1 (й)

20 и+1

Эта работа будет пропорциональная площади 5 103 диаграммы вдавливания.

Упругая энсргия, запасенная при вдавливании индентора и выделяющаяся при разгрузке, будет равна

А f2(h)d h (5) где f::(h) — функция, описывающая процесс рae py>wev.ия

30 Ç„e -,н р„,,-„-,р„,орц„.нал,„„, лс 4,-.,-, 8 ;,28,i(4ärоаммы вдавлина14ия, Подставляя Б уравнение (5! формулу,2), получим !

З5 Л" = J 1 Ь Ь " Я =- — — "-. / ьо гп-!-, Ь m+1 m+Q — — — (Ьр "о Ф1 п1 +1

Работа, затраченнал на пластическое

40 деформирование материала при вдавливании индентора, будет рав .-,а

Апл (5103 -> .23) 0 где К вЂ” размерный коэффициент п1рспорциональности, для перевода площади диаграммы в работу деформирования.

Хрупкость материала можно orпределить KBK

Ь23 123, 1O3 — -"-1О2 51О:.

50 14ли из ООотношений (4) и 16)! могкffñ ":-.писать

X=- — У-= р

Апл ь f(>m+1 в" : 11

55 0+ 1 Ь i lm+ 1 ° iTi+ ь

n+1 . m+ Р

Выражение (9) MORHo преобразовать следуюпф1м Gripe Ом

1758501

1 dpi_#_t + (: у Ъ(й+1)

1 (10)

:. i!l " Г1 !r. i l; 1(, . ".. -.>:. .: M = :=ü(cã>KeH èë (10) минус еди1(рщу, Огюзн: и":.1 его за "Х", тогда

10 — — — hP " г 1 — — 1); !

1л, рави="èèé (1) и (2) при h=h

Р(рд> - -а Ьр =ЬЬ р

ri (. тCiopd 15

Ф

I"! t r 110 rial+1

Р1 ., )

Ис кольку. для большинства материало.: "ел(чин" hp/Ьр < -1, à m> 5, то велиГ1+ 1 ч(,"Ой (h,/h„)"" ввиду ее малости можно

;— .:ренебречь.

ГОГДР

23

1 и+1

:< m +1

u-., Cli \ rI;-., .:.+ ) (11) Р -- П

30 !! r. р:::;: : р. Определяли минимальные г:Ок= :-;ели х .-уп-:Ос и горячепрессованных ма!х ане() "Цинко(рых q>ÛPPèòÎÂ Для магнитны;:;Оловок при совер иенствовании ихтехН ОЛ О(И(35

Испытания проводили на микротвердомере Г1(ЛТ-З, Ос-ав,вином устройством для записи диаграм .:(р. вдавливания, до дости "-н:. :,", -Кагруз: i на алмазную пирамиду Виккерса 3,5, Д -,о у вдавливания 40 ферритов записывали в логарифмических коопд((ната>:. Зля каждого образца испыта" ния проводил 1 не: .-".,нее 10 раз. Определяли сре(((ие з;(ачеиия показателей тангенсов углов наклона зависимости нагрузки на ии- дц дентср от глуб ны вдавливания индеитора

ПРИ rsДЗВЛИВЗН(.И (rl РЗЗГРУЗКЕ. ЗатЕМ ПО фОР*QгЛЕ Раг С (ИтЫ БОЛИ ХРУПКОСТЬ. КозффиЦИЕИТ вар((ац(,и пои г(одсчете хрупкости для кэждога испытуемого образца не превышал

0,04.

Анализ результатов испытаний показывает, что при изменении давления прессования и скорости охлаждения в пределах, состветственно. 20-80 МПа и 200-780 град/ч, поверхностная хрупкость ферритов возрастает, а затем падает, Минимальное значение хрупкости достигается при вЂ,:араметрах 75 МИа и 280 град/ч. Продол>кительность и температура спекания, а -,àê>êå. время пом(ла шихты также оказывает алияние на хрупкость ферритов, Минимальное значение хрупкости достигается при продолжительности спекания 5 ч, температуре спекания 1330 С и времени помола шихты

27 ч.

Использование способа позволяет повысить производительность труда путем сокращения трудоемкости при определении хрупкости материалов.

Формула изобретения

Способ определения хрупкости материалов, заключающийся в том, что в испытуемый материал непрерывно вдавливают индентор, записывают диаграмму вдавливания, по которой оценивают работы упругого и пластического деформирования, и с их учетом определяют хрупкость материала. о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности, записывают диаграмму вдавливания в логарифмических координатах, измеряют тангенсы углов наклона зависимости нагрузки на индентор от глубины вдавливания индентора при вдавливании и разгрузке, а хрупкость определяют по формуле (IIl + где A — тангенс угла наклона зависимости нагрузки иа индеитор от глубины вдавливания индентора к Оси при вдавливании индеитора; гп — тангенс угла. наклона зависимости нагрузки иа индентор от глубины вдавливания иидеитора к оси при разгрузке индентоfM.

iL б&3ЮБ ЮО М Р<фЮ&Юя <ХяЛЪЖ77 О Ого

@Ьг,Д

Состаелтель: .К!ляненко

Редактор О.Спесиацх Техред Моор, ентал Корректор С. Патрушееа

Заказ 2994 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комите-а па изоГретениям и открь.:тияи при ГЕНТ СССР

113035, Москаа. Ж- ;«.! - аушскаа наб.„4/,„

Производственно-издательский харбина Пат;-.н"", г. Ужгород, ул.Гаафари 101