СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ПРИ ПЕРЛИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ Российский патент 2011 года по МПК C21D1/55 G01N29/00 C21D1/04 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке металлов, и может использоваться при контроле параметров сталей акустическими методами.

Известен изотермический метод исследования (Попов А.А., Попова А.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. - Свердловск: МАШГИЗ, 1961. - С.13), заключающийся в нагреве образцов изучаемой стали до любой температуры, превышающей температуру образования аустенита, выдержке при этой температуре, быстрого переохлаждения до требуемой субкритической температуры, изотермической выдержке при этой температуре в течение заданного времени и дальнейшее быстрое охлаждение до комнатной температуры. Развитие перлитного превращения осуществляется структурным, дюрометрическим (по изменению твердости), магнитными или дилятометрическим методами. Этот способ имеет ряд недостатков. Так структурный и дюрометрический методы не позволяют исследовать кинетику изотермического распада аустенита, характеризуются высокой трудоемкостью и низкой точностью исследования низкотемпературного превращения, когда продукты распада аустенита по структуре и свойствам сильно похожи на мартенсит. Дилятометрический метод не позволяет наблюдать процессы выделения карбидов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является магнитометрический метод (Попов А.А., Попова А.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. - Свердловск: МАШГИЗ, 1961. - С.15-18), включающий нагрев контрольного образца до температуры образования аустенита, выдержку при этой температуре, быстрое охлаждение до требуемой температуры и изотермическую выдержку при этой температуре, во время которой контролируются магнитные свойства образца. О степени превращения аустенита в перлит судят по изменению магнитных свойств образца. Этот способ позволяет наблюдать кинетику процесса распада аустенита, но имеет ряд недостатков. Способ неприменим для температур выше точки Кюри и характеризуется низкой точностью при температурах ниже точки Кюри, но близких к ней.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ определения фазовых переходов при помощи анализа изменения интенсивности сигналов акустической эмиссии.

Указанный технический результат обеспечивается заявляемым способом определения границ фазовых переходов при перлитном превращении в сталях, включающий нагрев образца выше температуры образования аустенита, выдержке при температуре нагрева, охлаждение образца с заданной скоростью, при этом границы фазовых переходов определяют по критическим точкам распада аустенита по изменению интенсивности сигналов акустической эмиссии.

Пример конкретного выполнения способа определения критических точек распада аустенита в сталях методом акустической эмиссии. Предлагаемый способ был реализован при определении точек A_r1 (начала выделения карбидов) и A_r3 (завершения перлитного превращения) для конструкционной стали 5. Контрольные образцы сечением 2×15 мм нагревались до температуры 950°С и выдерживались при этой температуре в течение 5 мин. После этого образцы охлаждались со средней скоростью 3°С/с до температуры 20°С на спокойном воздухе. На фиг.1 представлена диаграмма охлаждения образцов, совмещенная с диаграммой изотермического распада переохлажденного аустенита (точки A_r1 и A_r3 определялись как точки пересечения кривой изменения температуры образца с кривыми, соответствующими началу выделения карбидов и завершения перлитного превращения). В процессе охлаждения контролировалась интенсивность сигналов АЭ (фиг.2). Точки A_r3 и A_r1 определялись как моменты изменения интенсивности АЭ сигналов - моменты времени 29 с и 98 с (см. фиг.2). Эти моменты времени соответствуют температурам 780°С и 670°С.

Предлагаемый способ позволяет более точно определять критические точки распада аустенита в реальном времени без ограничений по температурам испытаний и по магнитным свойствам материалов.

Изобретение относится к области акустических методов контроля свойств металлов. Для повышения производительности и точности определения границ фазовых переходов при перлитном превращении определение критических точек распада аустенита в сталях осуществляют методом акустической эмиссии (АЭ) путем измерения параметров акустической эмиссии контрольных образцов из исследуемого металла в процессе их охлаждения. Образцы нагревают выше температуры образования мартенсита, выдерживают при этой температуре и охлаждают с заданной скоростью. Во время охлаждения измеряют интенсивность сигналов АЭ. Моменты начала выделения карбидов из аустенита и окончания перлитного превращения определяют как моменты резкого изменения интенсивности АЭ сигналов - роста интенсивности в начале выделения карбидов и спада интенсивности в критической точке перлитного превращения. 2 ил.

Способ определения границ фазовых переходов при перлитном превращении в сталях, включающий нагрев образца выше температуры образования аустенита, выдержку при температуре нагрева, охлаждение образца с заданной скоростью, при этом границы фазовых переходов определяют по критическим точкам распада аустенита по изменению интенсивности сигналов акустической эмиссии.