Способ определения ударной вязкости сплавов Советский патент 1992 года по МПК C21D1/40 

(/

С

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам определения физико- механических свойств сталей и сплавов. Цель изобретения - снижение трудоемкости измерения. Способ включает фиксацию распада твердой фазы, проводимого с помощью электрического разряда, с выраженной селективностью разрушения, построение кривых обыскривания, нахождение ударной вязкости по эталонной кривой (S), где S - разность площадей под кривыми обыскривания. Способ позволяет существенно снизить трудоемкость и время измерения ударной вязкости. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области физики твердого тела, а именно к исследованию свойств твердых материалов при высокой и низкой температурах, и может быть использовано для определения эксплуатационных характеристик при создании материалов с заданными свойствами в металлургии сплавов.

Известен способ Шарли динамических испытаний на ударный изгиб образцов строгой прямоугольной формы в сечении, заключающийся в оценке работоспособности материала в сложных условиях нагружения и его склонности к хрупкому разрушению. Способ предусматривает жесткую унификацию размеров образцов и условий проведения испытаний, так как при динамических испытаниях не действует закон подобия. Образец устанавливают на двух опорах маятникового копра и наносят удар со стороны, противоположной U-надрезу, в

плоскости, перпендикулярной продольной оси образца. При этом фиксируют углы подъема маятника весом Р и длиной I до «1 и после «2 разрушения образца. Ударную вязкость определяют по формуле: , где АН - работа, затраченная на деформацию и разрушение образца: Ан Р I (cos a -cos о%) F-площадь поперечного сечения образца в месте надреза до испытания. Способ применяют при выборе и приемочном контроле металлов и сплавов до установления норм на образцы с V-образным концентратором.

Основными недостатками этого способа являются значительная трудоемкость и большая металлоемкость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ количественной оценки термической устойчивости фаз металлов и сплавов, заключающийся в фиксации распада твердой

XI СО

00 СО СО

фазы и оценивающий склонность исследуемой фазы к разрушению. Распад твердой фазы осуществляют с помощью локального воздействия электрического разряда на выделенную с помощью микроскопа фазу шлифа образца. Об относительной величине термической устойчивости этой фазы судят по периоду ее существования, отождествляемому с временем предварительного обыск- ривания. Последнее определяют по кривой обыскривания: эмпирической временной зависимости измеренной плотности почернений спектральных линий. На этой кривой, каждая точка которой получена из 9...11 параллельных измерений, отсекают участок, соответствующий регулярному поступлению элементов из исследуемой фазы в облако разряда и именуемый временем предварительного обыскривания. Абсолютное-значение термической устойчивости фаз, выраженной через энергию сублимации, находят из эмпирически установленной зависимости времени обыскривания от энергии сублимации. Относительное стандартное отклонение способа определения термической устойчивости фаз составляет 0,095. Преимуществом описанного способа является снижение трудоемкости и металлоемкости по сравнению с существующими,

Однако способ требует для своего осуществления приготовления и травления шлифов, что является трудоемкой операцией. Кроме того, способ предусматривает использование микроскопа, обычно не поставляемого в комплекте отечественного оборудования, для выделения изучаемой фазы, что осложняет получение результатов.

Целью изобретения является снижение трудоемкости при определении ударной вязкости сплавов с межкристаллитным разрушением.

Цель достигается тем, что воздействие на поверхность контрольного и испытуемого образцов осуществляют искровым разрядом в режиме селективной эрозии материала, выражающейся в разрушении охрупчивающей твердой фазы. Об ударной вязкости, зависящей от количества охрупчивающей фазы, судят по эмпирически установленной авторами зависимости электроискровой эрозии, отождествляемой с разностью площадей под кривыми обыскривания в неравновесной стадии контрольного и испытуемого образцов, от ударной вязкости сплавов, ан - f (S). В таблице приведены значения ударной вязкости сталей, найденные по предлагаемому ан , и известному а способам.

На фиг. 1 представлены кривые обыскривания сплавов, например сталей типа

03X11Н110М2Т1, (r):1 - для контрольного образца, прошедшего термообработку в течение 1 ч при , К и охлажденного в воде; 2 - для испытуемого образца, прошедшего термообработку в течение 1 часа при , К и охлажденного в печи; заштрихованный участок соответствует разности площадей под кривыми обыскривания в неравновесной стадии, (r),T.e. параметру

S.

На фиг. 2 показана эталонная кривая зависимости ударной вязкости ан от параметра S для образцов с известной ударной вязкостью: параметр S записан для ионной

линии титана в сталях типа 03X11Н10М2Т1 TiH 308,88 нм).

Изобретение осуществляют следующим образом.

Привлекают образцы произвольных

размеров массой не менее 30 г, рабочая поверхность которых зачищается на алмазном круге до шероховатости RZ не более 20 мкм. Распад хрупких структурных составляющих осуществляют воздействием на поверхность образцов высоковольтного конденсированного искрового разряда, например от генератора ИГ-3 в режиме выраженной селективности эрозии материала: сила тока в первичной цепи повышающего

трансформатора 1,8...2,0 А, напряжение 220В, аналитический промежуток 1,5 мм, вспомогательный разрядник 2,5 мм, проти- воэлектрод - угоольный стержень ju 6 мм, заточенный на усеченный конус или полусферу.

На микрофотометре, например МФ-2, проводят фотометрирование, измеряя плотности почернений Ј спектральных линий элементов хрупкой структурной составляющей, например TI П308.88 нм титана в карбиде титана испытуемого образца стали типа ОЗХ11Н10М2Т1, прошедшего термообработку в течение 1 ч при температуре 873, К с последующим охлаждением в печи, во

всех спектрограммах, регистрируемых на движущуюся во времени обыскривания г с заданным шагом (шаг подбирается таким, чтобы почернения спектральных линий не выходили за пределы 0,40...1,80) фотопластинку спектрального прибора, например спектрографа ИСП-30. Имея параметры Ји г, строят кривые (т), так называемые кривые обыскривания. Типичные кривые обыскривания представлены на фиг.1.

Под начальным участком кривой обыскривания (т), ограниченным по оси абсцисс значением времени обыскривания, необходимого для установления регулярного режима поступления вещества, например

40 с на фиг. 1, измеряют площадь с помощью планиметра или другим способом, которая, например для контрольного образца (на фиг. 1, кривая 1) равна 20,6 Дж с. Аналогично находят площадь для испытуемого образца. Затем определяют разность площадей под кривыми обыскривания для контрольного и испытуемого образцов и получают параметр S, например 5,4 Дж с. Далее строят эталонную кривую зависимости ударной вязкости, ан, от параметра S, для стандартных образцов с известной ударной вязкостью (S). Подобная кривая приведена на фиг. 2.

Находят значение ударной вязкости испытуемого образца с установленным параметром S, например, равным 5,4 Джс, по кривой (S), представленной, например, на фиг. 2. Она составляет 1,8 105 Дж м 2, относительное стандартное отклонение равно 0,07.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в снижении в три раза трудоемкости по сравнению с известными способами и уменьшении металлоемкости.

о,оо

0

Формула изобретения

Способ определения ударной вязкости сплавов, включающий подготовку образцов, воздействие на их поверхность искровым разрядом и фиксирование распада твердой фазы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости, воздействие на поверхность контрольного и испытуемого образцов осуществляют искровым разрядом, разрушающим охрупчивающую твердую фазу, проводят фотометрирование, измеряя плотность почернения спектральных линий элементов этой фазы, строят кри- 5 вые зависимости плотности почернения (Ј) от времени обыскривания (т) (r), определяют разность площадей под кривыми Ј f(r) и получают параметр S, строят эталонную кривую зависимости ударной вязкости ан от параметра S для образцов с известной ударной вязкостью (S) и находят ударную вязкость для испытуемого образца по эталонной кривой (S), где ан 0

ударная вязкость, Дж м , S - разность пло- 25 щадей под кривыми зависимости Ј f(r) параметр S, Дж с.

Г -2 ft

,$жм

S W &X-C (Риг 2