Способ определения физико-механических характеристик поверхности слоев материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N3/42 

Изобретение относится к области испытания материалов путем внедрения инден- тора в образец и может быть использовано для определения физико-механических характеристик поверхностных слоев материалов.

Целью предлагаемого технического решения является расширение технологических возможностей процесса .за счет определения степени изменения физико- механических характеристик материалов по глубине путем выделения границ области перехода структурно-измененных объемов материала.

На фиг. 1 приведен пример диаграммы первого испытания с фиксацией второй производной нагрузки на индентор по глубине его внедрения; на фиг. 2 и 3 - примеры диаграмм повторных испытаний с наиболь-s

fe

шей нагрузкой на индентор, соответствующей первой и второй точке изменения фиксируемой производной.

Способ осуществляется следующим образом.

В испытываемый образец внедряют индентор под нагрузкой, производят выдержку и разгрузку с непрерывной регистрацией диаграммы испытаний (фиг. 1) в координатах нагрузка на индентор - глубина его внедрения. При этом с помощью дифференцирующего блока и специального электронного .устройства- фиксируют изменение второй производной нагрузки на индентор по глубине его внедрения. На границах перехода к структурно-изменённым объемам материала фиксируемое значение производной претерпевает резкое изменение, а на диаграмме появляется излом ветви на- гружения, I - начало структурно-изменен00

о

CJ 00

о

о

ных слоев по отношению к основному объему материала, all- его конец (см. фиг, 1).

В точках перехода к структурно-измененным объемам испытываемого материала фиксируют также нагрузку на индентор. Последующие испытания производят в окрестности точки первого испытания, При этих испытаниях наибольшую нагрузку на индентор устанавливают равной величине, при которой фиксируемая вторая производная претерпела изменение, а именно, PI и Рц. Точек; изменения второй производной может быть одна, две и более, в зависимости от схемы термомеханического нагруже- ния образца и свойств испытываемого материала. При этом последовательность операций при реализации способа остается одной и той же. После каждого повторного,, испытания рпределяют общую площадь Si I (фиг. 2) и Sn (фиг. 3) диаграмм, по соотношению которых судят о степени изменения физико-механических характеристик материала по глубине.

Предлагаемый способ был реализован на прецизионном микротвердомере УПМ-1 при испытании образцов размером 50x20x10 из стали 45 твердостью НВ 180,..220, прошедших механическую обработку фрезерованием и строганием. По первому циклу испытаний установлено, что первая точка изменения второй производной нагрузки на индентор по глубине его внедрения соответствовала нагрузке на индентор в 80 сН, а вторая - -170 сИ. Эти нагрузки приняты наибольшими при проведении повторных испытаний. Отношение площадей диаграмм испытаний составило

0,40, что характеризует степень наклепа образцов от воздействия механической обработки.

Техническое решение позволяет обеспечить контроль состояния поверхностных слоев деталей машин и различных материалов, прогнозировать эксплуатационные характеристики испытываемых образкоа и проводить анализ механизма деформирования и разрушения материалов.

Формула изобретения Способ определения физико-механических характеристик поверхности слоев материалов, заключающийся в том, что внедряют индентор под нагрузкой в материал, производят выдержку разгрузку, непрерывна регистрируют диаграмму вдавливания и разгрузки в координатах нагрузка на индентор - глубина внедрения, регистрируют параметры диаграммы и по их соотношению судят о физико-механических характеристиках поверхностных слоев материалов, о т л и ч: а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей способа, на этапе нагружения фиксируют изменение второй производной зависимости нагрузки на индентор по глубине его внедрения, вцбирают нагрузки, при которцх.,гщоисходит эт, изменение, произво- дятповторйыёцмклы испытаний вокрестности точки поверхности первого-испытания с наибольшей нагрузкой на индентор, соответствующей выбранным нагрузкам, при этом в 5 качестве параметров диаграммы выбирают отношение общих площадей диаграмм повторных испытаний.

5

0

5

0

Изобретение относится к исследованию свойств материалов, предназначено для определения физико-механических характеристик поверхности слоев материалов и деталей машин и обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей процесса определения физико-механических характеристик. Это достигается тем, что внедряют индентор под нагрузкой в испытуемый материал, производят выдержку и разгрузку, фиксируют изменение второй производной нагрузки на индентор по глубине его внедрения, а повторные циклы испытаний производят в одну точку с наибольшей нагрузкой на индентор, соответствующую точкам изменения упомянутой производной. Об искомых физико-механических характеристиках судят по отношению общих площадей диаграмм повторных испытаний. 3 ил.

Глубина Внедрений индентор Q fy м#м

- f U: :- v-, ,..,.

h)№M

Фиг.Ь

Ьмкм