Способ определения эффективного структурного параметра материала Советский патент 1993 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к способам orределения размеров структурных па- рг метров, эффективно влияющих на трещине стойкость и энергоемкость материала nf и разрушении.

Известен способ определения структурно гр параметра расчетным путем, на основе ха эактеристик механических свойств матеpiала, устанавливаемых при стандартных

механических испытаниях.

Недостатками этого способа являются .применение косвенного, расчетного, а не прямого физико-механического метода, а гзкже значительные трудовые, энергетические и материальные затраты на реализацию, особенно для конструкционных материалов низкой и средней прочности.

Известен способ рентгенографического определения размера предразру- шения по толщине MA h (размер 2НА этой зоны в направлении нормали к поверхности трещины может совпадать или не совпадать с величиной hen 2h эффективного структурного параметра материала) микрослоя материала под поверхностью излома с наибольшим градиентом зависимости В f(hi) интегральной ширины дифракционной линии от текущей глубины излома hi, являюvi о

Сл СлЭ

Ј

щийся наиболее близким к изобретению по технической и методической сущности и включающий получение усталостного излома, прицельно-локальные рентгеносъемки с поверхности разрушения при углах скани- рования в 60° и глубине эффективно рас- сеивающего слоя Ьэфф. 1 10 м, чередующиеся с химическим стравливани- ем микрослоев материала толщиной .Ah 1 /2 пэфф при условии, что 1 /2пэфф 5 10 м.сточностью контроля за толщиной Ah не выше ± 1 мкм, построение зависимости В f(hi) нахождение из нее глубины излома ПА «h. которой соответствует интегральная ширина дифракционной линии ВА (0,7-0,8)ВР, где Вр - интегральная ширина дифракционной линии при рентгеносъемни- ке непосредственно с поверхности разрушения:Недостатками этого способа являются низкая достоверность определения величины эффективного структурного параметра материала hen-2h и значительные затраты на реализацию, обусловленные ТеЦ, что не определены характеристические размеры образца и условия формирования усталостного излома при механическом воздействии на материал с трещиной (начальная скорость V0 и начальная длина 10 трещины), при которых глубина излома ПА совпадает с параметром h O.Shcn в некотором интервале изменения длин трещины (IcHk) и не установлены границы этого интервала; толщина

Ah 5 поочередно стравливаемого с поверхности излома микррслоя материала и глубина Нд.к. рентгенографирования установлена без учета размеров структурных элементов материала и точности достижения поставленной цели, поэтому при Ah 5 ми точности контроля за Ah не выше ±1 м погрешность в определении ПА может достигать 50% и более; произвольно установлена общая глубина 10 м химического стравливания излома, влияющая на точность определения размера .

Поочередные рентгеносъемники с излома предусмотрены только в симметричной геометрии, не позволяющей всегда с достаточной достоверностью определять эффективный структурный параметр материала, особенно при относительно малых его величинах: hen 8 м.

Условие определения размера hA h по интегральной ширине дифракционной линии ВА - (0,7-0,8)ВР не является постоянным, поскольку величины ВА и Вр зависят от геометрии рентгеносъемки.

.0 °

и 0

5

5

5

Цель изобретения - повышение достоверности определения эффективного структурного параметра материала при снижении затрат на реализацию.

С этой целью применен способ, включающий механическое воздействие на локальные объемы материала с трещиной при начальной скорости V0 (2-5) 10 9м/цикл и начальной длине 0 усталостной трещины lo/B 0,43-0,44 (где В - ширина призматического образца), позволяющее сформировать под поверхностью усталостного разрушения микрослой материала с наибольшим градиентом зависимости (3 f(hi) физической ширины /3 дифракционной линии от глубины hi, толщина которого h ПА совпадет в определенном интервале 0,44- 0,55 изменения длин li/B усталостной трещины с величиной 0,5 henПараметрами, задающими условия воздействия, являются;

характеристические размеры геометрически подобных стандартных призматических образцов (ГОСТ 25.506-85) - толщина t образцов, при 35 мм t 55 мм, где t f(0b,2) и ширина В, при t/B 0,5;

оптимальные начальная скорость V0 (2-5) м/цикл и начальная длина 1о/В 0,43-0,44 усталостной трещины;

определенный интервал 0,44-0,55 изменения длины li/B усталостной трещины.

Физико-химическое воздействие на поверхность темплета, вырезанного из характеристического участка усталостного излома, заключающееся в поочередной рен- тгеносъемке поверхности темплета излома на заданную глубину пд.к. и в химическом стравливании микрослоев материала заданной толщина Ahi с указанной поверхности темплета до конкретной глубины-Ик, позволяющее получить зависимость /3 f(hi) и по положению точки перегиба зависимости Р f(hi) в конце первого, наиболее, крутого этой зависимости определить толщину h , по которой устанавливается, в первом приближении, величина hen sa2b эффективного структурного параметра материала, а затем уточняется с учетом ее кратности среднему размеру Зэ кристаллических зерен материала.

Параметрами, задающими условия воздействия, являются жесткость рентгеновского излучения подбираемая с учетом среднего размера d3 кристаллических зерен материала; геометрия рентгеносъемки - асимметричная или симметричная в зависимости от величины d3 и жесткости рентгеновского излучения; глубина Ьд.к. f(d3) рентгеносъемки при условии, что (da/ha..)

51793344 б

, - - .

-п - целое число, большее единицы; толщи-поверхности усталостного излома: конечtjia Дгц 0,5сП) микрослоев материала поо-нзя глубина hk (2,5-3)3 химического

чередно химически стравливаемых сстравливания излома.

Формула изобретения Способ определения эффективного структурного параметра материала, харак- т еризующего его трещиностойкость, заключающийся в. том, что определяют предел тэкучести О),2 и средний размер 6з кристаллических зерен материала, выращивают ус- т местную трещину в стандартном образце атериала толщиной t и шириной В при у ;ловии t/B 0,5 путем приложения эксцен- тзичного циклического растяжения при постоянной нагрузке до излома образца, в срезают темплет из характеристического участка излома; определяют зависимость {$ f(hi) физической ширины дифракционной л 1нии от глубины hi путем поочередной рентгеносъемки поверхности темплета излома н з глубину Нэк и химического стравливания м лкрослоев материала толщиной A hi с указанной поверхности темплета до глубины иллома И, по найденной зависимости определяют толщину h микрослоя материала подА поверхностью разрушения с наибольшим градиентом этой зависимости и определяют величину искомого структурного параметра hen из соотношения hen 2h,o т л ич а ю щ и и с я тем/что, с целью повышения достоверности при снижении затрат на реализацию, выращивание усталостной тре- щины производят при начальной скорости V0 (2-5) 10 9м/цикл и начальной длине lo трещины lo/B 0,43-0,44, глубину излома hx выбирают из условия hK (2,5-3,0)5з, рентгеносъемку .производят в асимметричной или симметричной геометрии с участков поверхности темплета излома, расположенных на расстоянии li от точки приложения нагрузки при I|/B 0,44-0,55, толщину A hj стравливаемых микрослоев материала выбирают из условия A hi О.бЗз, толщину h определяют по положению точки перегиба зависимости р(hi) в конце первого, наиболее крутого спада этой зависимости и величину hen определяют с учетом ее кратности

величине 6з.