Способ исследования циклической прочности ферромагнитных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N3/32 

оо со 4

Од

1

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материала, а именно к способам исследования циклической прочности ферромагнитных материалов.

Известен способ исследования циклической прочности конструкционных материалов заключающийся в том, что образец материала с надрезом циклически нагружают, регистрируют длину образующейся в материале трещины и по результатам испытаний судят о циклической прочности материала 1.

Однако для этого способа характерна недостаточная точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ исследования циклической прочности ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что образец материала циклически нагружают при постоянной амплитуде напряжений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем, определяют область концентрации напряжений и регистрируют изменение сигнала преобразователя. По изменению сигнала преобразователя судят о стадиях развития усталостной трещины и об оставщемся ресурсе 2.

Недостатком известного способа является невозможность определения минимального порогового значения циклической вязкости разрушения материала.

Цель изобретения - определение минимального порогового значения циклической вязкости разрущения ферромагнитных материалов.

Указанная цель достигается тем, что при способе исследования циклической прочности ферромагнитных материалов, заключающемся в том, что образец материала циклически нагружают при постоянной амплитуде напряжений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем, определяют область концентрации напряжений и регистрируют изменение сигнала преобразователя, ориентируют преобразователь так, чтобы линия действия напряжения в наиболее нагруженном сечении находилась в плоскости преобразователя, находят по минимальному сигналу преобразователя в пределах области концентрации напряжений зону локальной концентрации, устанавливают преобразователь в найденной зоне и продолжают нагружение до момента достижения экстремального значения сигнала преобразователя, после чего при действии статической нагрузки, равной амплитуде циклического нагружения, определяют размер усталостного пятна, образовавшегося в испытуемом материале, по которому и

по амплитуде циклической нагрузки рассчитывают минимальное пороговое значение циклической вязкости разрущения.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец из ферромагнитного материала для испытания на циклическую прочность после изготовления подвергают термической обработке для снятия остаточных технологических напряжений, возникших при изготовлении, полируют поверхность образца в предлагаемом месте развития усталостных повреждений и устанавливают в наиболее нагруженном сечении образца микроферрозондовый преобразователь. 5 Циклическое нагружение образца осуществляют при постоянной амплитуде 6 напряжений, равной (0,75-0,95)бт, гдебг- предел текучести исследуемого материала- величина, известная заранее. Выбор указанной амплитуды напряжений обеспечивает 20 соблюдение условия плоской деформации материала в месте развития усталостных повреждений. Преобразователь ориентируют так, что линия действия напряжения в наиболее нагруженном состоянии находится 25 в плоскости преобразователя.

В процессе нагружения сначала сканируют преобразователем вокруг наиболее нагруженного сечения и устанавливают область концентрации напряжений. Затем в пределах области концентрации напряже0 НИИ по минимальному сигналу преобразователя находят зону локальной концентрации, которая имеет размеры того же порядка, что и размеры структуры исследуемого ферромагнитного материала.

Преобразователь устанавливают в най5денной зоне локальной концентрации и продолжают нагружение до момента достижения экстремального значения сигнала преобразователя, которое свидетельствует о наибольшей повреждаемости исследуемого материала, предшествующей образованию локальной усталостной трещины.

После достижения экстремального значения сигнала преобразователя циклическое нагружение прекращают и нагружают обра, зец статической нагрузкой, вызывающей напряжение, равное амплитуде циклического нагружения. При действии статической нагрузки известными методами или сканированием преобразователя определяют характерный размер а усталостного пятна, образо0 вавщегося в испытуемом материале вокруг зоны локальной концентрации. Размер а усталостного пятна и амплитуду б циклической нагрузки используют для расчета минимального порогового значения КкГ циклической вязкости разрущения по формуле

5

SrtHH/--1 1 3/2

- «r-iri

к;

где b - диаметр круглого образца или ширина плоского образца.

Циклическое нагружение может быть продолжено до достижения последующих экстремальных значений сигнала преобразователя.

После достижения каждого экстремального значения каждый раз прерывают циклическое нагружение, определяют новые размеры усталостного пятна и последующее пороговое значение циклической вязкости разрушения.

Пример. Образец с надрезом из ферромагнитного материала 36Г2С для испытания на циклическую вязкость разрушения после изготовления подвергают термообработке для снятия остаточных напряжений путем отжига при 315°С с последующим охлаждением образца вместе с печью со скоростью 20°С/ч. Затем поверхность образца на участке шириной 10-15 мм в области надреза полируют. Для выбора амплитуды нагружения предварительно на дополнительном стандартном образце определяют предел текучести 5т 48 кг/мм .

Амплитуду б нагружения принимают равной (0,75-0,95)6 1 36-45 кг/мм 2. В процессе нагружения сигналы на преобразователе принимают периодически экстремальные значения, как минимальные, так и максимальные с периодичностью порядка 10 циклов. Экстремальные значения

сигналов выделяются, инструментальным микроскопом определяется величина усталостного пятна и по результатам измерений вычисляются по известным формулам пороговые значения циклической вязкости разруf шения материала.

Изобретение позволяет определить пороговые значения циклической вязкости разрушения и прогнозировать прочность изделий, работающих в нестационарных условиях нагружения.

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что образец материала циклически нагружают при постоянной амплитуде напряжений, устанавливают в наиболее нагруженном сечении микроферрозондовый преобразователь, сканируют преобразователем, определяют область концентрации напряжений и регистрируют изменение сигнала преобразователя, отличающийся тем, что, с целью определения минимального порогового значения циклической вязкости разрушения, ориентируют преобразователь так, чтобы линия действия напряжения в наиболее нагруженном сечении находилась в плоскости преобразователя, находят по мид1имальному сигналу преобразователя в пределах области концентрации напряжений зону локальной концентрации, устанавливают преобразователь в найденной зоне и продолжают нагружение до момента достижения экстремального значения сигнала преобразователя, после чего при действии статической нагрузки, равной амплитуде цикI лического нагружения, определяют размер усталостного пятна, образовавшегося в ис(Л пытуемом материале, по которому и по амплитуде циклической нагрузки рассчитывают минимальное пороговое значение циклической вязкости разрушения.