Способ оценки потери пластичности по изменению микротвердости конструкционной стали

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств конструкционных сталей. Технический результат заявленного изобретения заключается в разработке методики оценки потери пластичности (предельного состояния) конструкционной стали по изменению микротвердости. Способ оценки потери пластичности по изменению микротвердости конструкционной стали включает: изготовление гладких цилиндрических образцов, имитирование накопления повреждений через проведение испытаний на малоцикловую усталость, испытание образцов на одноосное растяжение до разрушения, измерение микротвердости на изломе образцов, введение понятия коэффициента потери пластичности, построение предельной кривой потери пластичности, перестроение указанной кривой в координатах микротвердость - коэффициент потери пластичности и оценка потери пластичности по указанной кривой как корреляционная зависимость между замером микротвердости и коэффициентом потери пластичности. 4 ил.

 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств конструкционных сталей.

Известны наиболее близкие к предлагаемому (патент №2019813) способы определения предельного состояния материала по зарождению трещины в процессе испытаний на малоцикловую усталость, при которых измеряют во время приостановки нагружения длину появившейся трещины, считая предельное состояние достигнутым, при определенной длине трещины.

Недостатками известных способов являются:

1. Невозможность точного измерения длины трещины, так как с поверхности она представляет собой щелевую полость с асимптотически сходящимися краями.

2. Появление нескольких трещин вместо одной магистральной трещины еще более затрудняет определение предельного состояния.

3. Трудоемкость способов ввиду постоянных приостановок испытаний и измерений длины трещины или раскрытия берегов трещины.

Целью изобретения является методика оценки потери пластичности (предельного состояния) конструкционной стали по изменению микротвердости.

Сущность изобретения заключается в имитации накопления повреждений через проведение испытаний на малоцикловую усталость образцов (фиг.1) с различными накопленными поврежденностями. После циклического нагружения образцы подвергли одноосному растяжению до разрушения (фиг.2). Результаты испытаний показали, что с накоплением поврежденности (увеличением числа циклов испытания) пластичность стали уменьшается, т.е. происходит потеря пластичности (охрупчивание). По результатам испытаний на одноосное растяжение строится предельная кривая потери пластичности (фиг.3). Полученные результаты показывают, что с накоплением поврежденности (уменьшением пластичности) отношения σ_в/σ_т→1 при Δe_р/е_пл ^*→(е_пл ^* - величина пластической деформации исходного образца, Δе_р=е_пл*-е_пл - разность пластической деформации образца в исходном состоянии и образцов с накоплением поврежденности, Δе_р/е_пл* - коэффициент потери пластичности, КПП). Предельная кривая потери пластичности от накопления поврежденности описывается следующим уравнением:

где k, β и m - коэффициенты для конкретной конструкционной стали, например, для Ст.15: k=0.8, β=42, m=2.

Измерения микротвердости проводились на местах излома образцов с различными накопленными поврежденностями на установке ПМТ-3. В среднем на каждом образце проводились 35-40 замеров. Метод измерения прибора основан на измерении линейной величины диагонали оттиска, получаемого от вдавливания под определенной нагрузкой алмазной пирамиды в исследуемый материал.

По результатам замеров микротвердости предельная кривая потери пластичности перестраивается в координатах Н-Δе_р/е_пл* (микротвердость - коэффициент потери пластичности) (фиг.4).

Оценку потери пластичности конструкционной стали проводят по корреляционной зависимости коэффициента потери пластичности (Δе_р/e_пл*) с замерами микротвердости из условия, что тем больше величина микротвердости, тем ближе коэффициент потери пластичности (Δе_p/е_пл*) к единице, т.е. к предельному состоянию.

Способ оценки потери пластичности по изменению микротвердости конструкционной стали, включающий изготовление гладких цилиндрических образцов, имитирование накопления повреждений через проведение испытаний на малоцикловую усталость, при котором образцы с различными накопленными поврежденностями подвергают одноосному растяжению до разрушения, проводятся измерения микротвердости на изломе образцов, затем строится предельная кривая потери пластичности, в которой вводится понятие коэффициента потери пластичности, предельная кривая перестраивается в координатах микротвердость - коэффициент потери пластичности и по ней оценивается потеря пластичности как корреляционная зависимость между замером микротвердости и коэффициентом потери пластичности.