СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к металловедению, в частности к контролю трещиностойкости сплавов.

Известны способы определения трещиностойкости по величине вязкости разрушения при изгибе или внецентренном разрушении образцов [1].

Эти способы заключаются в выполнении надреза на образцах и создании предварительной усталостной трещины от вершины надреза. При этом особое значение имеет соблюдение определенных соотношений всех размеров образца, надреза и трещины.

В этом заключается основной недостаток этих способов - большая длительность определения трещиностойкости, которая обусловлена необходимостью изготовления образцов разных размеров в зависимости от типа материалов. Размеры образцов определяются величиной условного предела текучести материала (σ_0,2) при обычном растяжении и тех же условиях (температура, скорость деформации). Определение величины σ_0,2 в каждом случае также требует затрат времени и увеличивает длительность определения трещиностойкости.

Для стали, выплавленной по одной технологии, определение трещиностойкости стандартным методом занимает 105-140 ч при условии испытаний трех или четырех образцов. В это суммарное время входит вырезка образцов из наиболее характерных зон листа, изготовление образцов и их испытания.

Целью изобретения является сокращение времени определения трещиностойкости.

Указанная цель достигается использованием электрохимического метода - циклической вольтамперометрии, заключающегося в смещении с определенной скоростью электродного потенциала исследуемого материала из катодной области в анодную и обратно, регистрации зависимости потенциал-ток и определении параметра ΔЕ - разности потенциала полной пассивации и потенциала реактивации (Фладе-потенциала).

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного применением электрохимического метода исследования, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Известны способы анализа металлических материалов электрохимическими методами [2] , которые позволяют оценить склонность материалов к тому или иному виду коррозионных разрушений.

Однако известные способы не позволяют провести корреляцию с загрязненностью металла, в частности с содержанием серы, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ определения трещиностойкости стали, содержащей разное количество серы, осуществляют следующим образом.

Легированную сталь определенного состава (30Н4МДФА) после выплавки анализируют на содержание серы, а также измеряют стандартным методом (ГОСТ 25.506-85) величину вязкости разрушения К_1с.

Анализ образцов стали проводят в трехэлектродной стеклянной ячейке. В качестве вспомогательного электрода используют платиновую проволоку, а в качестве рабочего электрода - образец анализируемой стали. Потенциал рабочего электрода измеряют относительно хлоридсеребряного электрода сравнения. Образец поляризуют (принудительно изменяют потенциал) со скоростью 50 мВ/с при помощи потенциостата ПИ-50-1. Зависимость потенциал-ток регистрируют самопишущим потенциометром ПДП-4-002. На зависимости потенциал-ток определяют величины потенциала полной пассивации при анодной поляризации (при смещении электродного потенциала в положительную сторону) и потенциала реактивации при катодной поляризации (при смещении электродного потенциала в отрицательную сторону).

Основным параметром в предлагаемом способе выбрана разность потенциала (при прямом ходе поляризационной i=E-кривой) и потенциала реактивации (при обратном ходе кривой).

На чертеже представлены графики изменения вязкости разрушения К_1С (основной характеристики трещиностойкости) и предлагаемого параметра ΔЕ в зависимости от содержания в стали серы.

Коэффициент К_1С линейно уменьшается с увеличением содержания серы (при испытаниях коэффициент корреляции равен 0,83).

Предлагаемый параметр ΔЕ также линейно уменьшается при увеличении содержания серы (при испытаниях коэффициент корреляции равен 0,91), что позволяет однозначно определять трещиностойкость стали электрохимическим методом.

Для анализа трещиностойкости стали предлагаемым способом по параметру ΔЕ требуется 4 ч (при условии испытаний трех параллельных образцов). В это время входит подготовка образцов, проведение испытаний и анализ полученных результатов.

Таким образом достигается уменьшение более чем в 30 раз времени анализа, что особенно важно при производстве больших количеств стали.

Кроме того, для предлагаемого способа необходимо почти в 40 раз меньше стали.

Использование: в металловедении. Сущность изобретения: для сокращения времени определения трещиностойкости используют метод циклической вольтамперметрии, заключающийся в смещении с определенной скоростью электродного потенциала образца исследуемого материала из катодной области в анодную и обратно и регистрации зависимости потенциал - ток, при этом в качестве основного параметра выбрана разность потенциалов полной пассивации и реактивации. Новым в способе является применение электрохимического метода для определения трещиностойкости. 1 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ, по которому из исследуемой стали изготовляют образец, исследуют его и определяют параметр К_1с, характеризующий его трещиностойкость, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени определения трещиностойкости серосодержащей стали, исследование осуществляют посредством поляризации образца в электролите с определенной скоростью, смещения потенциала образца из анодной области, а анодную и обратно, регистрации при этом зависимости потенциал-ток и определении разности потенциалов ΔE между потенциалом полной пассивации и потенциалом реактивации, а параметр К_1с определяют по формуле K_1c= MΔE, где М - коэффициент пропорциональности.