Способ определения механических свойств образцов материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения локальных остаточных микронапряжений.

Цель изобретениярасширение технологических возможностей путем определения локальных остаточных микронапряжений в хрупких материалах.

Способ осуществляют (.ледующим образом.

Изготавливают две группы (основную и дополнительную) призматических образцов, которыетермообрабатывают (закаливают) и наносят на них надрез и группу образцов для испытания на растяжение, которое также термообрабатывают.

Призматические образцы основной груп- нагружают до разрушения. Регистрируют разрупшющую нагрузку и по ее величине и размерам образцов определяют максимальное растягивающее напряжение по формулам;

ai|M..K, oi 1+ (Q.) при 0|1мнк1 о-;

ГУ 1 I чак ГУн

при О| м.,кг ;;ог;

аи ЗРЬ/(2В(Н-а)- ),

гдеоимакс - максимальное локальное растягивающее напряжение; (Тг - предел текучести; Qur перенапряжение общей текучести;

Пн номинальное напряжение (без учета концентрации упругих напряжений) ;

Кт - коэффициент концентрации упругих напряжений;

- номинальное нанряжение начала общей текучести; Р разрушающая нагрузка; L расстояние между опорами; В толщина образца; Н высота образца; а глубина надреза. Дополнительную группу призматических образцов и группу образцов для испытания на растяжение. прощедн их термообработку, подвергают отпуску, цриводяпхему к релаксации остаточных напряжений без изменения структуры. Затем начинают испытывать дополнительную группу призматических образцов до разрушения, фиксируя разру- шающую нагрузку Р и нагрузку Рп, общей текучести, понижают температуру, снова испытывают следующий образец и так до выявления критической температуры хрупкости, при которой Н(|. На образцах до растяжерщя определяют условпый предел текучести от при определенной критической темнературе хрупкости, а о лока. 1ьном остаточном напряжении они судят по соотно- П1епию;

Овн От QiiT - Q

1 |чакс-.

Пример. Для определения уровня локального остаточного микронапряжения в стали 18Х2Н4ВА в высокопрочном состоянии изготавливают две группы призматических образцов типа 11(ГбСТ 9454-78, 55х10х

х10 мм, надрез глубиной 2,00 мм, угол раскрытия надреза 45°, радиус закругления 0,25 мм) и гладкие образцы МРГ-3 для испытания на настяжение. Образцы термообрабатывают по режиму; 950°С, выдержка

Q в печи 30 мин, закалка в воду, выдержка при 20°С 15 мин. Режим термообработки образцов аналогичен термообработке стали для получения высокопрочного исследуемого состояния. Механические испытания проводят на универсальной испытательной

5 машине, например «Инстрон. Призматические образцы с надрезом одной группы нагружают сосредоточенным изгибом с базой 40,0 мм со скоростью траверсы 0.5 см/мин до разрушения. Регистрируют величину разрушающей нагрузки. Рассчитывают макси мальное локальное напряжение в месте зарождения трещины, вызванное действием нагрузки, нриложенной извне, и действием концентратора напряжений но указанным формулам.

5 При расчете берут следующие исходные данные; 1.40,0 мм В 10 мм; а 2.00 мм;

К, 3,47; МПа; Q,T 2,18; 1,95гт,; кг; ai|.HK. 2458 МПа.

0

Призматические образцы другой группы и образцы МРГ - 3 с целью релаксации остаточых микронанряжений без изменения структуры стали после закалки подвергают отпуску; 100°С 2 ч.

5 Призматические образцы с надрезом иснытывают трехточечным изгибом аналогичным образом при комнатной температуре, определяют разруп1аюп1ую нагрузку Р и нагрузку общей текучести Ротснижают темпе- ратуру испытания для следующего образца и повторяют процедуру испытания, ступенчато понижая темнературу до установления критической температуры хрупкости, при которой .,т

При установленной критической темпе5 ратуре хрупкости () определяют условный предел текучести (аТ) по результатам испытаний на растяжение трех гладких образцов МРГ-3 при скорости траверсы испытательной мащины 0,5 см/мин. Определенная таким образом величина условного

0 предела текучести ггт(Ткр) 1600 МПа.

Критическое максимальное локальное растягивающее напряжение определяют по формуле

(Ткр) Q.T.

Величина критического максимального 5 локального растягиваюп1его напряжения, в месте действия которого происходит зарождение трещины, является структурной характеристикой материала и не зависит от

изготавливают призматические образцы с надрезом, термообрабатывают их, нагружают до разрушения и определяют максимальное растягивающее напряжение ам«а.« в месте зарождения трещины, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем определения локальных остаточных микронапряжений в хрупких металлических материалах, изготавливают дополнительную группу призмативида напряженного состояния, геометрии образца и надреза. Установлено что Ор 1600(МПа)- 2, МПа.

Величину локального остаточного микронапряжения определяют как разность критического максимального локального растягивающего напряжения а, определенного по результатам испытаний образцов после низкого отпуска, приводящего к релаксации локальных остаточных микронапряжений без изменения структуры стали, и макси- 10 ческих образцов с надрезом и группу образ- мального локального растягивающего на-Цов для испытания на растяжение, подвергают эти группы образцов термообработке и релаксации остаточных напряжений без изменения структуры, определяют на дополнительной группе призматических образцов 15 критическую температуру хрупкости, при которой разрущающая нагрузка равна нагрузке общей текучести, а на группе образцов для испытания на растяжение - условный предел текучести cir при этой температуре, а о локальном остаточном напряжения аимакс, определенного по результатам испытания образцов в свежезакаленном состоянии

ави ар--а:|макс 1030 МПа. Величина локального остаточного микронапряжения в стали 18Х2Н4ВА после термообработки и отдыха 15 мин МПа.

Формула изобретения

Способ определения механических свойств образцов материалов, по которому

20

пряжении судят по соотнощению

шр г

У„т-СТмчакс

где Qnr - перенапряжение общей текучести.

изготавливают призматические образцы с надрезом, термообрабатывают их, нагружают до разрушения и определяют максимальное растягивающее напряжение ам«а.« в месте зарождения трещины, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем определения локальных остаточных микронапряжений в хрупких металлических материалах, изготавливают дополнительную группу призматических образцов с надрезом и группу образ- Цов для испытания на растяжение, подвергают эти группы образцов термообработке и релаксации остаточных напряжений без изменения структуры, определяют на дополнительной группе призматических образцов 5 критическую температуру хрупкости, при которой разрущающая нагрузка равна нагрузке общей текучести, а на группе образцов для испытания на растяжение - условный предел текучести cir при этой температуре, а о локальном остаточном на0

пряжении судят по соотнощению

шр г

У„т-СТмчакс

где Qnr - перенапряжение общей текучести.

Изобретение относится к измерительной те.хнике, а именно к способам определения локальных остаточных напряжений. Целью изобретения является расп1ирение технологических возможностей за счет определения локальных остаточных микропапря- жений в .хрупких металлических материалах. Изготовляют две группы призматических образцов и образцы для испытания на растяжение. Термообрабатывают их. На прпз- матических образпах обеих групп вьпюлняют надре; .ы. Образны одной группы нагружают до разруп1еьп1Я и определяют максимальное растигинаюн1ее напряжение б,м,1к. в месте зарождения трещины. .зматические образ- пь дополнительной ipyrnibi подвергают отпуску. приво,1ЯП1ему к релаксации напряжений без изменения структуры. Испытывают поочередно призматические образцы второй группы до разру1пения и опреде,чякуг разру111аю1пун) нагрузку Р,, и нагрузку общей текч чести, повьинают температуру испытания и пс1П 1тывают образны до такой температуры, когда . Г1рп этой температуре, соответствующей критической температуре хрупкости, испытывают образпь : на растяжение, определяют условный предел текучести ггТ О локальном остаточном напряжении ави судят по соотноп епию: ain,--- Пт QoT --0| ;«.ik,, где Qr.rперенапряже П1е общей текучести. (О со оо v