Способ диагностики усталостного разрушения детали Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к исследованию сопротивления усталости металлов и сплавов, в частности к способам диагностики усталостного разрушения деталей путем рентгеновской фрактографии усталостных изломов.

Известны способы диагностики усталостного разрушения деталей, основанные на количественной фрактографии усталостных изломов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ диагностики усталостного разрушения детали, заключающийся в том, что измеряют характерный размер структурных составляющих материала вне зоны развития трещины, по которому определяют размер пластической зоны в вершине трещины, и определяют зависимость степени микроискажений кристаллической решетки материала участка на поверхности излома в направлении от очага разрушения до максимально удаленного участка фронта

трещины от расстояния от этого участка до очага разрушения, по точкам перегиба кото рой с учетом размера пластической зо и в вершине трещины судят о характеристиках усталостного разрушения.

Недостатком известного способа является применимость его только для титановых сплавов с пластинчатой структурой, накладывает существенные ограничения нг его использование с учетом широкой номенклатуры применяемых в машиностроении материалов,

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обеспечения диагностики усталостного разрушения деталей из деформируемых жаропрочных сплавов на никелевой основе.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диагностики усталостного разрушения детали в качестве характерного размера структурных составляющих материала, соответствующего размеру пластичеО СО 00

„..Ј,

ской зоны в вершине усталостной трещины при ее развитии от очага разрушения до первой точки перегиба, определяют средний размер зерна материала детали в плоскости, параллельной плоскости развития трещины.

Способ осуществляют следующим образом.

Поверхности изломов разрушенных вследствие усталости образцов или деталей подвергают рентгенографированию с помощью дифрактометра, определяют ширину рентгеновской интерференционной линии В в зависимости от глубины трещины I. Строят зависимость В - I, по которой оп- ределяют первую точку перегиба и ее проекцию на ось абсцисс.

На шлифе, приготовленном в плоскости, параллельной поверхности разрушения, определяют среднюю величину зерна dcp методом подсчета количества зерен, приходящихся на единицу поверхности шлифа.

С использованием известных формул механики разрушения определяют размах коэффициента интенсивности напряжений, принимая за размер зоны пластической деформации в вершине трещины средний размер зерна:

,.(1)

где ,033, А

и уровень номинальных напряжений, вызвавших зарождение и распространение усталостной трещины:

ДК ода Vdcp(2)

Оном -

YVli YVA И где Y - геометрический фактор детали или образца;

И -длина трещины до первого перегиба на кривой (l).

Пример. Поверхность усталостного излома квадратного образца с односторонним боковым надрезом из деформируемого жаропрочного сплава на никелевой основе, испытанного при температуре 650°С (растяжение при отнулевом цикле), анализировали с помощью оптического бинокулярного микроскопа МБС-200. По ориентации элементов макрорельефа излома установили место расположения очага разрушения образца. На дифрактометре ДРОН-УМ1 проводили рентгеноструктурный анализ излома. Рентгеносъемку осуществляли в железном излучении, регистрируя линию (222), Ni, в направлении от очага разрушения по линии максимального удаления от него фронта усталостной трещины. Шаг измерений составлял 0,5 мм. Для усреднения

5

0 5

0

5

0

5

0

5

0

5

результатов съемку в каждой точке повторяли 5-7 раз. По результатам измерений строили зависимость ширины рентгеновских интерференционных линий от глубины трещины I, по которой определяли первую точку перегиба. По проекции указанной точки на ось абсцисс определили, что глубина трещины И составляет 6,7 мм.

На металлографическом шлифе приго- товленном в сечении, параллельном поверхности разрушения, определяли средний размер зерна материала в соответствии с ГОСТ 5639-65. Средний размер зерна составил 0,09 мм.

На стандартном образце, вырезанном из исследуемого образца, определяли предел текучести при температуре 650°С

(о§ ° 85кгс/мм2),

Значение геометрического фактора Y для ,7 мм составило 6,119.

Значение определяли по формуле (2):

Оном -

88

6,119

V0.033

8,86 кгс/мм2.

Полученный результат удовлетворительно согласуется с величиной номинального напряжения, при котором был испытан образец (9,12 кгс/мм2).

Формула изобретения

Способ диагностики усталостного разрушения детали, заключающийся в том, что измеряют характерный размер структурных составляющих материала вне зоны развития трещины, по которому определяют размер пластической зоны в вершинетрещины, и определяют зависимость степени микроискажений кристаллической решетки материала участка на поверхности излома в направлении от очага разрушения до максимально удаленного участка фронта трещины от расстояния от этого участка до очага разрушения, по точкам перегиба которой с учетом размера пластической зоны в вершине трещины судят о характеристиках усталостного разрушения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности диагностики разрушения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, в качестве характерного размера структурных составляющих материала, соответствующего размеру пластической зоны в вершине усталостной трещины при ее развитии от очага разрушения до первой точки перегиба, определяют средний размер зерна материала детали в плоскости, параллельной плоскости развития трещины.

Изобретение относится к способам диагностики усталостного разрушения. Цель изобретения - повышение точности диагностики разрушения деталей из жаропрочных никелевых сплавов. Поверхности изломов разрушенных деталей подвергают рентгено- графированию. Определяют средний размер зерна материала в плоскости, параллельной плоскости развития трещины, по которому судят о размере пластической зоны в вершине усталостной трещины. О характере разрушения судят по точкам перегиба зависимости степени искажений решетки от удаленности от очага разрушения.