Способ неразрушающего контроля металлического листа

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическии

Республик () )) 868513 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.01.80 (2) )2878336/18-25 с присоединением заявки М (23) Прноритет—

Опубликовано, 30,09.81, Бюллетень № 36 (5l )M. Кл.

Я 01N25/32

3ЪвудврствакюН комитет

CCCP вв дедам иэебретеник и открыткв (53) УДK)536.6 (088.8) Дата опубликования описания 03.10.81 (72) Авторы изобретения

С. Л. Рево, В. С. Копань, и А. Л. Борисова (7l) Заявитель

Киевский ордена Ленина государственный университет им. Т. Г. Шевченко (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА

Изобретение относится к неразрушаюшему контролю материалов, в частности к определению текучести, например титанового листа, при его производстве и изготовлении иэ него изделий.

Штампуемость иэделий из титанового листа определяется рядом факторов, в, том числе и текстурой, Известен рентгеноструктурный способ неразрушающего контроля металлов, заключатешийся в измерении интенсивности в и углового распределения рентгеновских рефлексов, полученных при дифракпии рентгеновского луча от поверхности листа 1).

Недостаток способа заключается в тру3S доемкости испытания, особенно в случаях, когда размеры зерен металла в листе велики: представление о типе текстуры и ее рассеянии можно получить, обследовав в отдельности ориентировку 300-400 зерен.

Наиболее близким к предлагаемому является способ неразрушаюшего контроля металлического листа, заключающийся в измерении термо-ЭДС термопары, состав- ленной из эталонного и испытуемого образцов. В качестве испытуемого берут образец, содержащий вакансии или дислокации. Величина термо-ЭДС пропорциональна концентрации вакансий (дислокаций)(21.

Однако этот способ не пригоден для испытания листов на текстуры, так как не указывает, чувствительна ли термо-ЭДС к текстуре металлов.

Бель изобретения - определение текстуры.

Поставленная цель достигается тем, что в способе неразрушаюшего контроля металлического. листа, заключающемся в измерении термс -ЭДС термопары, составленной из эталонного и испытуемого образцов, лист отжигают при температуре, составляющей 40-50% от температу- ры плавления по абсолютной шкале, в течение 30-60 мин, вырезают иэ листа круг, разрезают его на секторные полосы, в качестве эталонного образца выбирают произвольную секторную полосу, измеряют значения термо-ЭДС термопары, в

868513

15 ьЕ1 д=05со-ссор,— — ) ! a ) где с1 ьЕ

25

50

55 которой в качестве испытуемого образца поочередно берут секторные полосы, и строят индикатрису значений термо-ЭДС, оси симметрии которой отождествляют с

О направлениями текстуры.

С целью сокрашения времени контроля титанового листа в качестве эталонного образца используют секторную полосу, ориентированную на круге вдоль оси ординат, а испытуемого — секторную полосу, ориентированную вдоль оси абсцисс, и по термо-ЭДС, генерируемой ими в паре, определяют угол о между осью ординат и кристаллографическим направлением $101 О) по формуле — угол в радианах; — термо-ЭДС, В/град; — максимальное значение термо-ЭДС на индикатрисе термо-ЭДС, В/град, Отжиг листа при температуре, составляющей 40-50% от температуры плавления по абсолютной шкале, в течение 3060 мин ликвидирует избыточные вакансии, приводит к аннигиляции дислокаций, образованных прокаткой и дающих вклад в измеряемую термо-ЭДС, характеризующую текстуру. Отжиг при более высокой температуре приводит к рекристаллиэации листа, в результате чего изменяется текстура и появляется хрупкость, а при более низкой — недостаточен для аннигиляции дислокаций, Разрезание круга на секторные полосы и последующие измерения термо-ЭДС позволяют построить инцикатрису термо-ЭДС, связав измеренные значения термо-ЭДС с углом, под которым вырезана секторная полоса на круге.

Выбор в качестве эталонного образца секторной полосы, ориентированной на круге вдоль оси ординат, а испытуемогосекторной полосы, ориентируемой вдоль оси абсцисс, позволяет при испытании листа с известной индикатрисой термо-ЭДС, например титанового, делать только одно измерение bE и по нему сразу определять угол cL между осью эталонного образца (осью ординат) и кристаллографическим направлением i1010J, За счет этого сокI ращается время испытания и уменьшается трудоемкость в 8-10 раз по сравнению с тем, когда нужно строить всю индикатрису термо-ЭДС.

На фиг. 1 и 2 графиче<.ки представлены экспериментальные результаты реализации способа„

На фиг. 1 представлены: 1 — зависимость термо-ЭДС E термопары от угла

*, в которой в качестве эталонного образца взята секторная полоса, вырезанная вдоль направления прокатки иэ титанового круга (марка титана БТ=-1,0), а в качестве испытуемого — остальные секторные полосы, на которые разрезан круг диаметром 200 и толщиной 0,3 мм; < . — угол наклона оси данной секторной полосы к направлению проката; 2 — зависимость от расстояния L термо-ЭДС E термопары, в которой в качестве испытуемого образца поочередно взяты параллельные полосы, на которые разрезан лист титана от левого его края до правого в направлении прокатки; —, расстояние между левым краем листа и продольной осью данной параллельной полосы.

На фиг. 2 представлены;3 — индикатриса термо-ЭДС, полученная перестройкой графика 1 в полярных координатах; OPнаправление прокатки; 0 — ось ординат;

ОА — радиус-вектор, длина которого равна термо-ЭДС Е„, генерируемой парой: эталонная секторная полоса и секторная полоса А, ось которой наклонена под произвольным углом aL к направлению прокатки

ОР; О — радиус-вектор длина которого

I равна термо-ЭДС Е2, генерируемой парой: эталонная секторйая полоса и секторная полоса Ь, ось которой ортогональна оси секторной полосы ОА (угол АОВ=90 );

ОК вЂ” максимальное значение термо-ЭДС

Е на индикатрисе 3; 4 — шестиугольник, указывающий на ориентацию шестиугольной базисной плоскости кристаллографической элементарной: ячейки титана (направление f1010) ориентировано вдоль ОР).

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Лист отжигают при температуре, составляющей 40-50% от температуры плавления по абсолютной шкале, в течение 3060 мин. Затем вырезают из листа круг, разрезают его.на секторные полосы, в качестве эталонного образца выбирают произвольную секторную полосу, ориентированную, например, вдоль ОР, измеряют значение термо-ЭДС Е термопары, в которой в качестве испытуемого образца поочередно взяты остальные секторные полосы, строят индикатрису 3 значений Е термо-ЭДС, оси симметрии ОЕ и OP которой отождествляют с направлением текстуры, При испытании титанового листа в качестве эталонного образца берут сектор888513 6

Рентгеноструктурным способом установлено, что в листе текс ура (0001)

E1010), плоскость элементарной структурной ячейки ориентирована, как показано на фиг. 2 (шестиугольник 4) Это обозначает, что направление (. 1010j параллельно оси симметрии индикатрисы 3.

Следовательно, предлагаемый способ подтверждается экспериментально. ТочIp ность определения оси индикатрисы составляет 1-2 угловых градуса, поэтому точ ность определения текстуры увеличена в

3-браэ. Время получения индикатрисы не щиэвышает 1,5 ч, в то время, как по рентгеностютктурному способу время определения текстуры при съемке рентгено-, грамм 40 образцов (по предлагаемому

40 секторных полос) равно 40-100 ч.

Время контроля листа может быть сокрашено в 10 раз, если индикатриса термоЭДС известна.

В этом случае текстуру определяют следуюшим образом.

На круге произвольным образом выбирают оси ОЧ и ОХ. Вдоль оси ОЧ вырезают секторную полосу А которую выбирают в качестве образца, à вдоль ОХсекторную полосу В, представляющую собой испытуемый образец,. Измеряют термо-ЭДСОН Е, генерируемую ими в паре.

Как следует иэ графика(фиг. 2) и, фор мулы (1), термо-ЭДС Е секторной полосы А относительно эталонного образца индикатрисы 3 равна

*= 0(5av C, C os ную полосу, ориентированную на круг вдоль оси ординат ОХ, а испытуемогосекторную полосу, ориентированную вдоль оси абсцисс 0>, и по термо-ЭДС д Е; равной численно длине вектора АВ, генери- 5 руемой ими в паре, определяют угол д. между осью ординат O (и кристаллографическим направлением Г101 03, совпадающим с OP по формуле где * — угол в радианах;

b, Š— термо-ЭДС, В/град; а = 0,68-10 В/град — максимальь ное значение термо-ЭДС Е на индикатрисе термо-ЭДС{ равно отрезку ОК)..

Пример. Способ неразрушаюшего контроля металлического листа опробуют на титановом листе марки ВТ-1,0. После прокатки лист отжигают в вакууме 10 мм

-6 рт.ст, при 900 К (46% от точки плавления) в течение 45 мин. Иэ листа вырезают диск диаметром 200 мм и разреза- 25 ют его на 40 симметричных секторных полос. Полосу, ориентированную вдоль направления прокатки ОР, выбирают в качестве эталонного образца. Затем поочередно берут каждую секторную полосу, уста- зе навливают ее в клемме установки, в результате чего образуется термопара.

Измеренные значения Е представлены кривыми 1 и 3 (фиг. 1 и 2). Индикатриса 3 описывается математической форму35 лой

Е=абю <3 ) (a)

me Е - значение термо-ЭДС;

< =0,68 10 В/град — максимальное 4э значение термо-ЭДС Е на индикатрисе 3 (отрезок ОК).

Е, os < +

9. а термы-ЭДС Е секторной полосы B

Еус б п (НО+6.). (Ъ) Тогда, в силу аддивности термо-ЭДС, 45

Предположим, что индикатриса 3 обусловлена неравномерным распределением примесей на плошади листа. Для проверки этого предположения отрезают кусок из этого же отожженного титанового листа размерами 200х100 мм, разрезают его на 40 полос, параллельных направлению прокатки, выбирают крайнюю полосу в качестве эталонного образца и измеряют относительно нее значения термо-ЭДС остальных параллельных полос. Результаты опыта представлены на кривой 2, из которых видно, что примеси распределены Ilo листу равномерно, Следовательно, индикатриса 3 характеризует текстуру. = -Ey=tATSin 4 -Ял 1 (110 4.))" ()

= o (5 i n cL = c& d) =- = О ООЬ 2

Из формулы (4) следует д;- 0,Все ccos (- Ж) (Г) Следовательно, достаточно найти индилатрису З.термо-ЭДС один раэ для данной марки титанового листа. В дальнейшем яри ускоренном испытании титановых лис тов данной марки (например при входном контроле заготовок на заводе) достаточно провести только одно измерение термэЭДС, генерируемой двумя секторными полосами, вырезанными из титанового листа в двух перпендикулярных направлениях.

868513

Преимушества предлагаемого способа

1 заключаются в том, что он позволяет определять текстуру, по сравнению с оптическим способом увеличивает точность испыо тания в 3-5 раз, а по сравнению с рентгеноструктурным — cI;êðàùàåò время испытания в 40-100 раз.

Способ пригоден для заводского входного контроля листов, предназначенных для штамповки, 10

Формула изобретения

1. Способ неразрушающего контроля металлического листа, заключающийся в измерении термо-ЭДС термопары, составленной иэ эталонного и испытуемого об- 5 раэцов, отлич аюший сятем,что, с целью определения текстуры, лист отжигают при температуре, составляющей 4050% от температуры плавления по абсолютной шкале, в течение 30-60 мин, 2о вырезают из листа круг, разрезают его на секторные полосы, в качестве эталонного образца выбирают произвольную секторную полосу, измеряют значения термо-ЭДС термопары, в которой в качестве испытуе- 25 мого образца поочередно берут секторные полосы, и строят индикатрису значений термо-3QC, оси симметрии которой отождествляют с направлениями текстуры.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю-! ш и и с я тем, что, с целью сокрашения времени контроля титанового листа, в качестве эталонного образца берут секторную полосу, ориентированную на круге вдоль оси ординат, а испытуемого - секторную полосу, ориентированную вдоль оси абсцисс, и по термо-ЭДС, генерируемой ими в паре, определяют угол oL между осью, ординат и кристаллографическим направлением «1010} по формуле где — угол в радианах; ьБ - термсЭДС, В/град;

< — максимальное значение термоЭДС на индикатрисе термоЭДС, В/град;

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Уманский Я, С. Рентгенография ме,галлов и полупроводников. М.; "Металлургия",. 1969, с. 274-289.

2. Копань B. С. и Скороход М. Я. Кинетика отжига вакансий в платине. Сб.

"Исследование несовершенств кристаллического строения". Киев, "Наукова думка", 1965, с. 99-109 (прототип).

868813

Заказ 8310/,59 Тираж 910

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэбретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Подпнсное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектнан, 4

Составитель Н. Меньшенина

Редактор Т. Мермелштайн Техред,Ж.Кастелевнч . Корректор; С. Шекмар