Способ определения эффективного структурного параметра материала

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 М 23/20

НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ССР

СССР) К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 (2 (4 (71 (7 ва (5

o Í н

l

К о р н и н х

P м и и тЫ ни р м

55 (5

P (5 че ха ра

4890087/25

13;09,90

07,02,93. Бюл. М 5

Бишкекский политехнический институт

l0.В. Сапрыкин, А. Тороев и С,Д. Акимо) Андрейкив А.Е. Методы и средства нки трещиностойкости конструкционх материалов. — Сб, научных трудов, Киев: укова думка, 1981, с. 62 — 73, Сапрыкин Ю.В. и др. Определение граупругопластических зон в изломе консткционных сталей рентгеновским одом. — Заводская лаборатория, 1989, т.

%5, с. 37 — 40.

) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВГО СТРУКТУРНОГО ПАРАМЕТРА МАТЕАЛА

Использование: количественная техникая экспертиза изломов и определение актеристик трещиностойкости {вязкости рушения) конструкционных сталей. СущИзобретение относится к способам ределения размеров структурных паметров, эффективно влияющих на трещистойкость и энергоемкость материала и разрушении.

Известен способ определения структурго параметра расчетным путем, на основе рактеристик механических свойств матеала, устанавливаемых при стандартных ханических испытаниях.

Недостатками этого способа являются именение косвенного. расчетного, а не ямого физико-механического метода, а кже значительные трудовые, энергетичеЯХ 1793344 А1 ность изобретения: способ включает формирование усталостного излома в призматическом образце конкретной толщины при заданной начальной скорости роста усталостной трещины, После чего производят многократные рентгеносьемки на определенную глубину с конкретного участка поверхности излома, чередующиеся с химическим стравливанием с излома микрослоев металла известной толщины. Строят зависимость: физическая ширина дифракционной линии — (tI) — расстояние от поверхности разрушения для ограниченной глубины излома и по величине h, которой в конце первого наиболее крутого спада зависимости P = f(ht) соответствует точка перегиба этой зависимости, определяют величину эффективного структурного параметра материала h<> - 2h с учетом ее кратности среднему размеру кристаллического зерна (с4). ские и материальные затраты на реализацию, особенно для конструкционных материалов низкой и средней прочности.

Известен способ рентгенографического определения размера 2Ьд„зоны предразрушения по толщине h* = h (размер 2пА этой эоны 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 ht, являю1793344 щийся наиболее близким к изобретению по технической и методической сущности и включающий получение усталостного излома, прицельно-локальные рентгеносъемки с поверхности разрушения при углах скани- 5 рования О 60 и глубине эффективно рассеивающего слоя Ь фф. «<1 ° 10 м, чередующиеся с химическим стравливанием микрослоев материала толщиной Л h =

=1/2 Ь фф при условии, что 1/21 фф 5 10 м, с точностью контроля за толщиной Ah не выше 1 мкм, построение зависимости В =

= f(hi) и нахождение из нее глубины излома

hA = h*; которой соответствует интегральная ширина дифракционной линии Вд (0,7-0,8)Вр, где Вр — интегральная ширина дифракционной линии при рентгеносъемнике непосредственно с поверхности разру-. шения;

Недостатками этого способа являются низкая достоверность определения величины эффективного структурного параметра материала h« = 2h и значительные затраты на реализацию, обусловленные тем, что не определены характеристические размеры 25 образца и условия формирования усталостното излома при механическом воздействии на материал с трещиной (начальная скоро.сть Vo и начальная длина 4 трещины), при которых глубина излома hp, совпадает с па-. 30 раметром h = 0,5h в некотором интервале изменения длин трещины (Io-4) и не установлены границы этого интервала; толщина

ЛЬ:- 5 10 м поочередно стравливаемого с поверхности излома микрослоя материала 35 и глубина Ьд.<. рентгенографировэния установлена без учета размеров структурных элементов материала и точности достижения по. ставленной цели, поэтому при Лh 5 10 м и точности контроля за Ah не выше 40

«+ 1 . 10 6 м погрешность в определении Ьд может достигать 50-",ь и более; произвольно установлена общая глубина hk — 5 10 м химического стравливания излома, влияющая на точность определения размера 45

hA =h*, 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: hс,п „ 8 10 м.

Условие определения размера hA = h* по интегральной ширине дифракционной линии Вд — (0,7 — 0,8)Вр не является постоянным, поскольку величины Вд и Вр зависят от геометрии рентгеносъемки, 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 Vo = (2-5) 10 м/цикл

-9 и начальной длине 1 усталостной трещины

1О/В - 0;43 — 0,44 (где  — ширина призматического образца), позволяющее сформировать под поверхностью усталостного разрушения микрослой материала с наибольшим градиентом зависимости P = f(hl) физической ширины j3 дифракционной ли* нии от глубины hl, толщина которого h =,-hA совпадет в определенном интервале 0,440,55 изменения длин Ii/В усталостной трещины свеличиной 0,,5 . Ь«.

Параметрами, задающими условия воздействия, являются . характеристические размеры геометрически подобных стандартных призматических образцов (ГОСТ 25.506-85) — толщина t образцов, при 35мм +t < 55 мм, гдето=

= 1(ц),г) и ширина В, при t /Â = 0,5; оптимальные начальная скорость Чо =

= (2 — 5) 10 м/цикл и начальная длина

1о/В = 0;43-0,44 усталостной трещины; определенный интервал 0,44-0,55 изменения длины li/В усталостной трещины.

Физико-химическое воздействие на поверхность темплета, вырезанного из характеристического участка усталостного излома, заключающееся в поочередной рентгеносъемке поверхности темплета излома на заданную глубину Ьд.к, и в химическом стравливании микрослоев материала заданной толщина b,hi с указанной поверхности темплета до конкретной глубины-h<, позволяющее получить зависимость P = f(hi) и по положению точки перегйба зависимости

P = f(hi) в конца первого, наиболее крутого спада этой зависимости определить толщину h, по которой устанавливается, в первом приближении, величина Ь« =.2h эффективного структурного параметра материала, а затем уточняется с учетом ее кратности среднему размеру d3 кристаллических зерен материала, Параметрами, задающими условия воздействия, являются жесткость рентгеновского излучения, подбираемая с учетом среднего размера d> кристаллических зерен материала; геометрия рентгеносъемки— асимметричная или симметричная в зависимости от величины ds и жесткости рентгеновского излучения; глубина д,, —— 1(д,) рентгеносъемки при условии, что (d,/h, „) =

1793344

-n — целое число, большее единицы; толщиа Ah(= 0,5Bg микрослоев материала пооЧередно химически стравливаемых с поверхности усталостного излома: конечная глубина hp = (2,5-3)д химического стравливания излома.

I ! !

Pe актор

Составитель Ю.Сапрыкин

Техред M,Ìîðãåíòàë К РР т Р О.Густи

За аз 500 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Формула изобретения

Способ определения эффективного структурного параметра материала, характеризующего его трещиностойкость, заключ ающийся в.том, что определяют предел т кучести с ц и средний размер бз кристалл ческих зерен материала, выращивают уст лостную трещину в стандартном образце атериала толщиной t и шириной В при у ловии t/В =0,5 путем приложения эксцентричного циклического растяжения при постоянной нагрузке до излома образца, вырезают темнлет из характеристического участка излома, определяют зависимость

P= f(ht) физической ширины дифракционной л нии от глубины hi путем поочередной рент еносъемки поверхности темплета излома н глубину ha» и химического стравливания м крослоев материала толщиной Л hi с указ нной поверхности темплета до глубины и лома Ь», по найденной зависимости опред ляют толщину h микрослоя материала и д поверхностью разрушения с наибольшим градиентом этой зависимости и определяют величину искомого структурного параметра hcn из соотношения hcn = 2h,î т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности при снижении затрат на реализацйю, выращивание усталостной трещины производят при начальной скорости

Vo=(2 — 5) 10 м/цикл и начальнойдлине Io

-9 трещины ln/В =0,43 — 0,44, глубину излома h» выбирают из.условия h» = (2,5 — 3,0)бз, рентге носъемку . и роизводят в асимметричной или симметричной геометрии с участков поI верхности темплета излома, расположенных на расстоянии Ii от точки приложения нагрузки при Ii/В = 0,44 — 0,55, толщину ЬЬ» стравливаемых микрослоев материала выбирают из условия Aha = 0,5бз, толщину h определяют по положению точки перегиба зависимости p(hi) в конце первого, наиболее крутого спада этой зависимости и величину hcn определяют с учетом ее кратности величине бз.