Способ определения физико-механических характеристик поверхности слоев материалов

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (51)5 G 01 N 3/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О (21) 4879635/28 (22) 02.11.90 (46) 23.03.93. Бюл. № 11 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) А.Ю.Герасимов, M.Ã.Ñòîð÷àê и А,Н.Карпусь (56) Авторское свидетельство СССР № 1260726, кл. G 01 N 3/40, 1984, Авторское свидетельство СССР

¹ 1111065, кл, G 01 М 3/42, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТИ СЛОЕВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к исследованию свойств материалов, предназначено для опИзобретение относится к области испытания материалов путем внедрения индентора 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 физикомеханических 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 индейтор по глубине его внедрения; на фиг. 2 и 3 — примеры диаграмм повторных испытаний с наиболь. Ю 1803809 А1 ределения 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. 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-измененным объемам материала фиксируемое значение производной претерпевает резкое изменение, а на диаграмме появляется излом ветви нагружения, — начало структурно-изменен1803809 ных слоев по отношению к основному объему материала. а1! — 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, Pl u

P i. Точек. изменения второй производной может быть одна, две и более, в зависимости от схемы термомеханического нагружения образца и свойств испытываемого материала, При этом последовательность операций при реализации способа остается одной и той же. После каждого повторного испытания. определяют общую площадь Яi l (фиг. 2) и Яи (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

50х20х10 из стали 45 твердостью НВ

180...220, прошедших механическую обра-. ботку 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 сН. 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 обес5 печить контроль состояния поверхностных слоев деталей машин и различных материалов, прогнозировать эксплуатационные характеристики испытываемых образков и проводить анализ механизма деформирования и разрушения материалов.

Формула изобретения

Способ определения физико-механических характеристик поверхности слоев ма15 териалов, заключающийся в том, что внедряют индентор под нагрузкой в материал, производят выдержку й, разгрузку, непрерывно регистрируют диаграмму . . вдавливания и разгрузки в координатах "нагрузка на индентор — глубина внедрения", регистрируют параметры диаграммы и по их . соотношению судят о физико-механических характерисгиках поверхностных слоев материалов, о т л и ч- а ю.шийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей способа, на этапе нагружения фиксируют изменение второй производной зависимости нагрузки на индентор по глубине его внедрения, выбирают нагрузки, при которь1х,происходит э1о изменение, проиэводятповторнЫециклы исйытаний в окрестности точки поверхности первогоиспытания с наи- большей нагрузкой на индентор, соответствующей выбранным нагрузкам, при этом в качестве параметров диаграммы выбирают отношение общих площадей диаграмм повторных испытаний, I803809

Кн

p g g 3,@rcpt

Составитель А. Герасимов

Редактор Т, Иванова Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Заказ 1052 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