Способ контроля структуры металла при ползучести

 

Изобретение относится к контролю структуры металла и может быть использовано при контроле его ползучести. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет оценки пористости структуры при ползучести металла. Пористость фиксируют пластиковой репликой, по которой определяют коэффициент формы каждой поры и ее ориентацию.

Изобретение относится к области металловедения, в частности к способу определения поврежденности, преимущественно теплоустойчивых и жаропрочных сталей, работающих в условиях ползучести.

Известен способ оценки микроповрежденности металла порами по результатам определения его плотности [1] Для его реализации необходимо произвести вырезку образцов металла, изготавливать соответствующие образцы и определять плотность металла этих образцов, например, путем гидростатического взвешивания.

К недостаткам известного способа относится то, что после проведения вырезки образцов, во многих случаях, обследуемая деталь или изделие становятся непригодными к дальнейшей эксплуатации, как например, гнутые трубы паропроводов ТЭС.

К числу недостатков данного способа относится также то, что при изготовлении образцов срезается часть слоя поврежденного металла, что сказывается на достоверности результатов измерений [2] Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению - прототипом является способ оценки микроповрежденности металла паропроводов с помощью пластиковых реплик [3] При этом зачищают локальную область поверхности металла исследуемого изделия, изготавливают в этой области шлиф путем многократного повторения операций полировки-травление, снимают пластиковую реплику со шлифа, просматривают ее под микроскопом и определяют степень поврежденности по количеству микропор, расположенных по границам зерен.

К недостаткам прототипа относятся низкая достоверность результатов оценки количества микропор, вызванная следующими факторами: неучет наличия обезуглероженного поверхностного слоя металла толщиной t при проведении операции зачистки локальной области для изготовления шлифа; неучет того, что при осуществлении многократного повторения операций полировка-травление невозможно, без привлечения дополнительных операций, отличить микропоры от мест растравок, карбидов металла; неучет зависимости коэффициента формы K поры и угла ϕ ее ориентации от направления вектора растягивающих напряжений, действующих в области шлифа.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля сталей.

Указанная цель достигается тем, что в способе контроля структуры металла при ползучести, заключающемся в том, что локально зачищают поверхность металла, многократно полируют и травят ее, а затем снимают пластиковые реплики и посредством микроскопа определяют по ним количество микропор на границах зерен, зачистку выполняют на глубину обезуглероженного слоя, полировку и травление поверхности прекращают при стабилизации количества указанных микропор, фиксируют вектор растягивающих напряжений в контролируемой области поверхности стали по последней пластиковой реплике и для каждой поры определяют коэффициент формы K и угол ориентации пор, учитывая эти данные при оценке поврежденности структуры поверхности стали.

Способ осуществляется следующим образом. Определяют для исследуемой локальной области контролируемого изделия толщину t слоя обезуглероженного металла, например, вихретоковым методом, направление максимальных растягивающих напряжений, снимают, избегая наклепа, слой металла толщиной не более t, поскольку он имеет иную травимость и в нем из-за высокой пластичности образование пор наступает позже при более высоких деформациях ползучести, затем по известной методике приготавливают и травят шлиф, снимают реплику, просматривают ее под микроскопом и подсчитывают количество микропор. Повторяют эту последовательность операций приготовления шлифа и подсчета до стабилизации количества микропор. На последней пластиковой реплике фиксируют направление вектора растягивающих напряжений, угол ориентации пор (угол между большой осью эллипсного сечения пор и направлением вектора растягивающих напряжений) и коэффициент формы K для каждой поры. При оценке поврежденности учитывают микропоры с коэффициентом формулы K≅0,7 и углом ориентации 45 90^o. K d_min/d_max, где d_min, d_max соответственно размеры малой и большой осей микропоры.

Формула изобретения

Способ контроля структуры металла при ползучести, заключающийся в том, что локально зачищают поверхность металла, многократно полируют и травят ее, а затем снимают пластиковые реплики и посредством микроскопа определяют по ним количество микропор на границах зерен, по которому оценивают поврежденность структуры металла, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля сталей, указанную зачистку выполняют на глубину обезуглероженного слоя, прекращают полировку и травление поверхности при стабилизации количества указанных микропор, по последней пластиковой реплике фиксируют вектор растягивающих напряжений в контролируемой области поверхности стали, для каждой поры определяют коэффициент формы К и угол ориентации пор и учитывают эти данные при оценке поврежденности структуры поверхности стали.