Способ диагностики шейки в деформируемом образце аустенитной стали

 

Использование: методы исследования и количественной оценки неоднородностей пластических деформаций микрообъектов. Сущность изобретения: деформируют образец с постоянной скоростью растяжения. Определяют количество образующейся при растяжении магнитной фазы и ее распределение по рабочей длине. При этом с помощью графика изменения содержания феррофазы находят величину удлинения, соответствующую точке расхождения огибающих , проведенных по экстремальным значениям намагниченности различных участков образца, а также фиксируют место на образце, где содержание феррофазы максимально . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 27/72

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827756/21 (22) 21.05.90 (46) 23.01.93. Бюл. N. 3 (71) Институт ядерной физики АН КаэССР (72) О.П. Максимкин (56) Заводская лаборатория, 1982. N 7, с. 77-78. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ШЕЙКИ В ДЕФОРМИРУЕМОМ ОБРАЗЦЕ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ (57) Использование; методы исследования и количественной оценки неоднородностей пластических деформаций микрообъектов.

Изобретение относится к методам исследования и количественной оценки распределений пластических деформаций в объектах и может быть использовано для определения ресурса пластичности материалов.

Известен способ исследования неоднородностей пластических деформаций и обнаружения признаков начала образования шейки с помощью координатной длительной сетки, наносимой механическим или типографическим методом на поверхность образца перед деформированием. Наблюдая за характером искажения ячеек сетки и проводя соответствующие измерения, судят о распределении пластической деформации и появления неоднородностей в исследуемом деформируемом объеме. Недостатком метода является необходимость специального оборудования для нанесения сетки и повышенная трудоемкость эксперимента, обусловленная частотой измерения координат узлов сетки.

„„ Ы„„1789916 А1

Сущность изобретения: деформируют образец с постоянной скоростью растяжения.

Определяют количество образующейся при растяжении магнитной фазы и ее распределение по рабочей длине, При этом с помощью графика изменения содержания феррофазы находят величину удлинения, соответствующую точке расхождения огибающих, проведенных по экстремальным значениям намагниченности различных участков образца, а также фиксируют место на образце, где содержание феррофаэы максимально. 3 ил.

Известен также метод, в котором о степени неоднородности деформации судят по изменению твердости материала в данном локальном объеме. В этом случае распределение деформаций определяют косвенно, что предопределяет значительную неточность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, в котором для раннего обнаружения шейки используют статическую характеристику, количественно отражающую изменения деформаций всей совокупности ячеек поля координатной сетки в процессе растяжения образца с учетом особенностей изменения формоизменений отдельных ячеек.

Недостатком указанного способа является значительная трудоемкость и сравнительно низкая чувствительность методики, а также обязательное участие в измерениях оператора, что не гарантирует безошибочной обработки.

1789916

Цель изобретения — повышение точности и производительности способа и упрощение процедуры измерений, Указанная цель достигается тем, что используется склонность аустенитной метастабильной стали к мартенситному y d превращению при деформации, в результате,чего q,,отали обцазуется и с ростом удлинения накапливается ферромагнитная

v а -фаза, Во.время растяжения неоднократ% но определяют количество мартенситной фазы и ее распределение по длине образца, Далее по экстремальным точкам распределений, соответствующих различным этапам деформирования, проводят огибающие и находят величину удлинения, при.которой огибающие разветвляются. Этот момент растяжения означает локализацию деформации — начало образования шейки, о наступлении которой судят по неоднородному распределению ферромагнитной фазы. Благодаря высокой чувствительности магнитного метода измерения локализацию деформации можно зарегистрировать значительно раньше, чем известным методом координатных сеток. Кроме того, предлагаемая методика измерения и обработки легко поддается автоматизации, что позволяет исключить участие в эксперименте оператора и предотвращает объективные ошибки, присущие методу сеток.

На фиг, 1 представлена машинная диаграмма растяжения в координатах нагрузка (р) — удлинение (Л I) стального образца; на фиг. 2 — экспериментальная кривая зависимости содержания а -фазы (Ф) от удлинения образца, регистрируемая синхронно с диаграммой (для получения этой зависимости используют феррозонд, который заставляют сканировать по поверхности деформируемого образца вдоль оси растяжения; каждый M-образный участок на кривой представляет собой распределение ферромагнитной фазы по длине образца при перемещении феррозонда от одного захвата машины до противоположного и обратно); на фиг. 3 показан образец и графики распределения в нем d-фазы в отдельные моменты пластического деформирования (I-IV), соответствующие удлинению образца на Ь II Л !!У . Анализируя экспериментально полученные графики, можно видеть, что кривая Ф вЂ” h, I начинается в точке с ординатой Л !и и до Л !ш является гладкой, монотонно возрастающей функцией, Такое поведение отражает тот факт, что количество магнитной феррофазы в образце до удлинения Л !п остается на уровне фона, а выше начинает увеличиваться, При этом распределение ее по образцу однородно вплоть до

Л!пь что свидетельствует также о равномер-. ности деформации образца. В области удлинений, больших, чем h,!и! монотонность роста функции Ф вЂ” Л нарушается, что связано с тем обстоятельством, что в образце к данному моменту выявился участок, где концентрация ферромагнитной фазы выше, чем в среднем по объему, т. е. образовалось место локализации деформации, Если соединить экстремальные точки огибающими а, б, в (фиг. 2), то видно, что они расходятся иэ одной точки с ординатой Л !и!, которая, очевидно, соответствует моменту появления в образце шейки.

Таким образом, в предлагаемом способе диагноз образования шейки в деформируемом образце можно установить, как

20 толькодостигается удлинение(Л!и!), при котором на графике изменения магнитных свойств появляется неоднородность, а это значительно раньше, чем в образце регистрируется шейка, видимая в микроскоп

25 (д!„)

Для определения участка образца, где зарождается шейка, достаточно зафиксировать место, в котором находится щуп ферро- с зонда, когда его показания максимальны.

Пример. Исследовали нержавеющую сталь 12Х18Н10Т. Эксперименты проводили на цилиндрических образцах для механических испытаний диаметром 1,7 и длиной рабочей части 10 мм. Первоначально материал переводили в аустенитно-парамагнитное состояние путем нагрева до 1050 С, выдержке при этой температуре в течение

30 мин и последующего охлаждения в воде.

Термообработанные образцы деформировали растяжением на испытательной маши не "Инстрон- !195" при комнатной температуре со скоростью 0,5 мм/мин. В определенные моменты времени растяжение прерывали и на инструментальном мик45 роскопе измеряли диаметр образца в различных точках рабочей длины с точностью +. 1 мкм, фиксируя таким образом появление видимой шейки. Поскольку известно, что низкотемпературная дефор50 мация исследуемой стали сопровождается фазовым превращением аустенит-мартенсит, а образующаяся мартенситная фаза является ферромагнитной, то в ходе растяжения регистрировали изменение

55 магнитных свойств стали. Для этого использовали измеритель ферромагнитной фазы типа 1.053 (ФРГ), позволяющий определять в локальной области диаметром 1,5 мм количество магнитной фазы в пределах от 0,3

1789916 сти количества феррофазы от удлинения позволяет утверждать, что при данных условиях шейки образуется при деформации 44%.

Эта величина значительно меньше, чем пол5 ученная в результате измерений диаметров стального образца на микроскопе (60%).

Оказалось, что в данном случае шейка образовалась ближе к левому концу образца.

Формула изобретения мом образце аустенитной стали, включающий одноосное растяжение образца с постоян- ной скоростью, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности способа. определяют много- 20

L.е

I.е, удлиыеыие ьС1У

Фиг. I, до 50%. Щуп (зонд Ферстера) закрепляется на подвижном захвате разрывной машины и с помощью электродвигателя перемещается со скоростью 80 мм/мин по рабочей части образца вдоль оси растяжения. Результаты эксперимента приведены на фиг.

1-3, Анализ получаемых одновременно кривых деформацион ного упрочнения и зависимократно распределение ферромагнитной фазы, образующейся в процессе растяжения образца по его длине, затем на полученных распределениях определяют точку, соответствующую появлению экстремумов, а абсцисса полученной точки соответствует началу образования шейки в образце.

1789916 (0,5

0.е,„

Удлинение.е,» xIУдит енив

Редактор Г,Бельская

Заказ 346 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", t. Ужгород, ул.Гагарина, 101!

Фиг.3.

Составитель О.Максимкин

Техред M. Моргентал Корректор 3,Салко