Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали

Изобретение относится к физическому материаловедению, в частности к неразрушающему контролю конструкционных сталей в лабораторных или заводских условиях в различных отраслях промышленности. Сущность: изготавливают образцы в виде неразрушаемых эталонов, осуществляют их обработку на бейнит в виде изотермической закалки во всем бейнитном интервале и во всем временном интервале превращения. Полученный набор эталонов используют для контроля уровня ударной вязкости, температуры и времени закалки контролируемого изделия рентгенографическим способом. Рентгенографическим способом определяют общее количество остаточного аустенита и общее количество углерода в остаточном аустените каждого эталона. После получения данных о доле углерода в остаточном аустените на единой диаграмме строят графики зависимости доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали, коррелирующей с уровнем ударной вязкости в эталонах, от режима изотермической закалки во всем бейнитном интервале по температуре и времени выдержки. Уровень ударной вязкости контролируемого изделия получают на графике согласно значению его доли углерода в остаточном аустените при сопоставлении с величиной доли углерода в остаточном аустените эталона. Технический результат: возможность осуществления экспресс-контроля для оценки уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации контролируемого изделия из закаленной на бейнит среднеуглеродистой легированной конструкционной стали, с определением соответствия задаваемому уровню ударной вязкости при сохранении целостности изделия. 5 ил.

 

Изобретение относится к физическому материаловедению, в частности к неразрушающему контролю конструкционных сталей в лабораторных или заводских условиях в различных отраслях промышленности.

Оно может быть использовано для среднеуглеродистых легированных конструкционных сталей, закаленных с образованием бейнитных структур с повышенными требованиями прочности и трещиностойкости. Таких, например, как высокопрочные метизы и другие мелкоразмерные детали ответственного назначения, пружины, трубные стали и т.д. для контроля - соответствия качества проведенного режима изотермической закалки, уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации изделий.

В настоящее время изотермическая закалка широко используется в машиностроении при серийном производстве из экономно легированных конструкционных сталей ответственных деталей, таких как высокопрочные метизы: болты, винты, гайки, шпильки и т.п. К механическим свойствам таких деталей предъявляются повышенные требования, в частности, в них должны обеспечиваться сочетание высокой прочности и трещиностойкости. Для обеспечения таких свойств детали после высокотемпературной аустенитизации подвергают термической обработке в нижней части изотермического превращения переохлажденного аустенита для получения структуры нижнего бейнита. Контроль качества проведенной термической обработки изделий осуществляется путем испытания механических свойств (твердость, растяжение и ударная вязкость) образцов - свидетелей из этой же стали, термообработанных в каждой отдельной партии деталей.

Поэтому разработка способа неразрушающего контроля уровня ударной вязкости серийных изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали является важной технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение.

Известен способ оценки ударной вязкости металла [ГОСТ 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах"; Ю.М. Лахтин «Металловедение и термическая обработка металлов», издательство: ООО «ТИД» Аз-book» (2009 г., с. 81-82)] путем разрушения образца с концентратором посередине одним ударом маятникового копра Шарпи. По шкале маятникового копра Шарпи полную работу К, затраченную при ударе, ударную вязкость, КС, МДж/м2, определяют как работу удара, отнесенную к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора, S.

Однако этот способ является разрушающим для исследуемого материала, для его осуществления требуются определенного размера образцы и нанесение трещин различной длины для уточнения оценки ударной вязкости, т.к. важна работа распространения вязкой или хрупкой трещины, что значительно усложняет способ. Ударную вязкость измеряют с помощью устройства, являющегося довольно редким в заводской практике и, следовательно, усложняющим получение требуемого результата. Кроме того, при использовании этого способа может быть недостаточная точность определения работы разрушения, так как из-за разброса значений ударной вязкости исследуемых материалов, перемещение маятника после разрушения образца может быть различным. Также этот способ предполагает ограничение по толщине и по размеру исследуемого образца. Таким образом, описанный способ не решает проблемы неразрушающего контроля уровня ударной вязкости различных по форме и размеров деталей после обработки в бейнитной области температур.

Известен способ определения ударной вязкости металла [Патент РФ №224981] путем генерации поверхностных ультразвуковых волн на металлическом листе, измерения скорости указанных волн и определения по ним параметра (ΔV) скорости для определения ударной вязкости в соответствии с функцией корреляции, связывающей ударную вязкость исследуемых образцов с параметрами скорости ультразвуковых волн на испытательных образцах, полученной ранее на исследуемых образцах, содержащих аналогичный сварной узел. Параметр скорости определяют по меньшему значению скоростей или по разнице скоростей поверхностных ультразвуковых волн на металлическом листе сварного узла и на части, изготавливаемой из основного материала металлического листа. При этом разность скоростей вычисляют по меньшему значению из двух скоростей в сварном узле и меньшему значению из двух скоростей, измеряемых в двух основных направлениях детали, изготавливаемой из основного материала металлического листа.

Однако данный способ ограничен определением ударной вязкости сварного узла тонкого листа из металла, рассчитан на исследование ударной вязкости в сварном шве, в жидкой среде и при использовании поверхностных ультразвуковых волн на тонком металлическом листе, что усложняет получение точных результатов. При этом параметры, связанные со скоростью распространения ультразвуковых волн в сварном узле, имеют корреляцию с ударной вязкостью металла в сварном узле, не точны (в связи с изменением свойств поверхностного слоя (упрочнение) в процессе предварительной операции по получению гладкой поверхности как подложки, так и сварного шва). Способ рассчитан на изготовление калибровочных исследованных образцов для сравнения (эталонный лист) и испытуемых образцов, т.е. испытание предварительное и в тех же условиях, что и последующего образца, которое испытывают для получения опосредованной оценки ударной вязкости. Но калибровочные образцы уже должны быть с данными об ударной вязкости металла, которая испытывается на других образцах механически (определение микротвердости, использование копра Шарпи и т.д.) Также способ использует опосредованные данные эталона в качестве коррелирующих данных по ударной вязкости, по скорости распространения ультразвуковых волн, но при этом вначале получают данные механического испытания ударной вязкости по ГОСТу 94-54-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах", а затем опосредованно получают уровень ударной вязкости в этой стали, что неприемлемо для малоразмерных образцов (метизов, болтов и т.д.) и усложняет способ оценки ударной вязкости отдельно контролируемых от эталона закаленных конструкционных легированных сталей с изотермической выдержкой изделий при различных режимах термообработки на бейнит из-за многообразия типов бейнита, формирующихся в бейнитном интервале температур. При этом способ функционально ограничен определением на поверхности тонких листов ударной вязкости в сварном узле и сравнением с эталонным вариантом - определением ударной вязкости на том же месте, где и сварной шов находится, что неприемлемо в случае контроля любых изделий в объеме для более точной информации о фазовых превращениях после закалки, и когда контролируемое изделие, кроме опосредованной ударной вязкости, проверяют на качество термообработки с установлением температуры и времени выдержки и ресурса эксплуатации контролируемого изделия, для получения данных о фазовых превращениях в изотермически закаленных на бейнит легированных конструкционных сталях. Способ неточен, т.к., имея опосредованные данные с привлечением механических испытаний ударной вязкости, нельзя получить по этим данным информацию о причинах ее снижения. Для этого требуются дополнительные исследования структурного состояния разрушающим способом (приготовление металлографических образцов и химическое травление). Следовательно, и этот способ не решает проблему неразрушающего контроля уровня ударной вязкости и качества термической обработки закаленных на бейнит стальных деталей ответственного назначения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ оценки уровня ударной вязкости конструкционных сталей при образовании бескарбидного бейнита [А.Ю. Калетин, А.Г. Рыжков, Ю.В. Калетина. Повышение ударной вязкости конструкционных сталей при образовании бескарбидного бейнита. Ж. "Физика металлов и металловедение", 2015, т. 116, №1 с. 114-120.], заключающийся в том, что вначале готовят образцы исследуемых сталей различного состава и содержания углерода. Затем их нагревают на 870°С с выдержкой 30 мин. и после этого охлаждают с печью с постоянной скоростью - 1°/мин для получения бейнитной структуры. Структуру стали в этих образцах изучают на оптическом микроскопе, предварительно подготовив поверхность (шлифование, полировка, травление). Количество остаточного аустенита измеряют магнитометрическим методом. Ударную вязкость определяют путем излома образцов типа 1 на маятниковом копре по ГОСТ 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах". Для определения параметра решетки остаточного аустенита на рентгеновском дифрактометре в Кα-излучении железа снимали характеристическую линию (311)γ. Полученные данные использовали для расчета содержания углерода в остаточном аустените по методике (А.Ю. Калетин. Влияние остаточного аустенита на структуру и свойства конструкционных сталей после высокого отпуска, диссертация канд. тех. наук. Свердловск, 1985, 199 С.), затем определяли расчетным путем долю углерода в остаточном аустените к общему содержанию углерода в стали. При этом было показано, что доля углерода в остаточном аустените может характеризовать морфологические особенности структурных составляющих фазовых превращений (бескарбидный бейнит или бейнит с карбидами), и уровень ударной вязкости стали в зависимости от состава стали.

Однако этот способ ограничен исследованием крупногабаритных изделий из конструкционных сталей, использует режим термической обработки, заключающийся в непрерывном охлаждении с малой скоростью, что усложняет и удорожает процесс получения заданных свойств изделия, так как процесс охлаждения таких деталей может занимать значительное время. Кроме этого, способ усложнен использованием различных методов получения заданных параметров структурных и механических свойств (количество остаточного аустенита - магнитометрическим методом, параметр решетки остаточного аустенита - рентгеновским методом, ударную вязкость - механическим методом по ГОСТу 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах" и т.д.). При этом ударную вязкость определяют разрушающим способом - для оценки ее уровня в стали наряду с опосредованной оценкой по доле углерода в остаточном аустените по отношению к его общему содержанию в стали, что сужает функциональные возможности способа относительно мелкоразмерных изделий, подвергаемых изотермической закалке на бейнит.

Таким образом, наиболее близкому решению присуща недостаточная точность и малая информативность для деталей из конструкционных сталей, преимущественно среднеуглеродистых, изотермически закаленных на бейнит. Этот способ также не решает технической проблемы неразрушающего контроля по оценке уровня ударной вязкости, и при этом требует большого количества времени для подготовки и проведения ударных испытаний.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является разработка опосредованного способа неразрушающего контроля уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации изделий небольшого размера, преимущественно из среднеуглеродистых конструкционных сталей, термообработанных методом изотермической закалки на бейнит.

Техническая проблема решается достижением технического результата, заключающегося в разработке способа экспресс-контроля с сохранением целостности изделия, оценки уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации контролируемого изделия из закаленной на бейнит среднеуглеродистой легированной конструкционной стали, с определением соответствия задаваемому уровню ударной вязкости.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе оценки уровня ударной вязкости закаленной на бейнит конструкционной среднелегированной стали изделие из этой стали нагревают под закалку в аустенитную область, охлаждают в область температур бейнитного интервала, рентгеновским методом определяют количество остаточного аустенита, и параметр решетки остаточного аустенита, на основании полученных данных рассчитывают общее содержание углерода в остаточном аустените, рассчитывают долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в данной стали, согласно изобретению, предварительно готовят эталоны из стали данного состава, для этого заготовки охлаждают в режиме изотермической закалки на бейнит, охватывающей весь бейнитный интервал температур и временной интервал превращения, после такой термообработки получают набор эталонов, которые используют для контроля уровня ударной вязкости, температуры и времени закалки, а также оценки ресурса эксплуатации контролируемого изделия неразрушающим способом - рентгенографическим, которым определяют и общее количество остаточного аустенита, и общее количество углерода в остаточном аустените каждого эталона, после получения данных о доле углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в эталонах. Далее строят диаграмму, на одном поле которой расположены графики зависимостей доли углерода в остаточном аустените от режима изотермической закалки, то есть времени выдержки для каждой температуры, с охватом всего интервала температур превращения на бейнит, затем для контролируемого изделия берут рентгенографически определенное ранее общее содержание остаточного аустенита и долю углерода в остаточном аустените и на координатной линии диаграммы - «доля углерода» - отмечают точкой уровень ударной вязкости, коррелирующей с долей углерода, получают сравнительные данные об уровне ударной вязкости в контролируемом изделии при сопоставлении с величиной доли углерода в эталоне, опосредованно коррелирующей с уровнем ударной вязкости. Затем получают данные о проведенном режиме термообработки в контролируемом изделии после того, как от точки, указывающей на реальный уровень ударной вязкости в контролируемом изделии, проведут горизонтальную пунктирную линию до пересечения наклонной линии графика или графиков, построенных для определенной температуры изотермической закалки, а затем пунктирную вертикальную линию или линии от места пересечения на графике или графиках с координатной линией, обозначающей время изотермической закалки.

Такие диаграммы могут быть построены для каждого состава конструкционных сталей, используемых для производства изделий, подвергаемых изотермической закалке в бейнитном интервале температур.

Изготовление эталонов из конструкционной легированной стали для проведения изотермической закалки при различных температурах и с различным временем выдержки в процессе закалки, позволяет расширить функциональные возможности способа за счет наличия разнообразных по составу и свойствам набора стандартных эталонов, и тем самым, позволяет быстро проводить контроль качества изделий, поступающих в лабораторию для определения эксплуатационных свойств, т.е. осуществлять экспресс-контроль. По сравнению с наиболее близким способом заявленный способ использует для получения данных и об общем содержании остаточного аустенита, и о параметре решетки остаточного аустенита, и о доле углерода в остаточном аустените неразрушающий рентгеновский способ, то есть с сохранением целостности любого изделия, что значительно упрощает контроль, сокращает его время и увеличивает производительность оценки контролируемых изделий. Способ также позволяет за счет опосредованной оценки доли углерода в остаточном аустените, а не разрушающих воздействий при испытании на ударный изгиб по ГОСТ 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах", точно оценить уровень ударной вязкости контролируемого изделия и ресурс эксплуатации изделия и тип образующегося при закалке бейнита. По сравнению с наиболее близким способом заявляемый способ позволяет более широко использовать данные эталона того же состава, объединяя их на диаграмме по каждому составу в виде графиков зависимостей, охватывающих весь бейнитный интервал температур, весь временной интервал изотермической закалки, используемые на практике в промышленности при изготовлении изделий из конструкционной стали, что является существенной новизной и расширяет функциональные возможности способа. Проведение горизонтальной и вертикальной пунктирных линий от точки на координатной линии, оценивающей уровень ударной вязкости, к графическим наклонным линиям и к координатной линии (временная зависимость) расширяет функциональные возможности способа в целом, позволяя оценить полученные данные неразрушающего контроля, качество проведенной термообработки и опосредовано - ресурс эксплуатации контролируемого изделия, а также позволяет иметь образцы - стандарты по определению уровня ударной вязкости и получить ГОСТ на еще один - альтернативный способ определения ударной вязкости легированных сталей.

Способ иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 предоставлена диаграмма, на одном поле которой размещены графики зависимости доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода от температур закалки с изотермической выдержкой на бейнит и времени этой выдержки в серии эталонов из стали 38ХС.

На фиг. 2 представлено на фоне диаграммы-эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости при получении бескарбидного бейнита - высокое содержание ударной вязкости в контролируемой стали.

На фиг. 3 представлено на фоне диаграммы-эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию графита в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости для получения бейнита с карбидами - низкое значение ударной вязкости конструкционной стали.

На фиг. 4 представлено на фоне диаграммы-эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости при получении бескарбидного бейнита - высокое содержание ударной вязкости в контролируемой стали. Проведение горизонтальной и вертикальной пунктирных линий от точки на координатной линии, оценивающей уровень ударной вязкости, к графическим наклонным линиям и к координатной линии (временная зависимость) расширяет функциональные возможности эталона и способа в целом, позволяя оценить, сопоставить с эталоном полученные данные неразрушающего контроля качества проведенной термообработки и опосредовано - ресурс эксплуатации контролируемого изделия.

На фиг. 5 представлено на фоне диаграммы - эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости для получения бейнита с карбидами - низкое значение ударной вязкости конструкционной стали. Проведение горизонтальной и вертикальной пунктирных линий от точки на координатной линии, оценивающей уровень ударной вязкости, к графическим наклонным линиям и к координатной линии (временная зависимость) расширяет функциональные возможности эталона и способа в целом, позволяя оценить, сопоставить с эталоном полученные данные неразрушающего контроля качества проведенной термообработки и опосредовано - ресурс эксплуатации контролируемого изделия.

Способ осуществляют следующим образом.

Для контроля качества продукции на предприятии, выпускающем изделия из конструкционной стали после изотермической закалки на бейнит, предварительно в контролирующей лаборатории готовят набор образцов - эталонов, являющихся стандартами для лаборатории. Для этого используют набор качественных образцов (без дефектов) из данной легированной конструкционной стали - после нагрева и выдержки изотермически закаливают эти образцы во всем бейнитном интервале температур (350-425°С). Каждый эталон исследуют неразрушающим - рентгеновским способом. Определяют количество аустенита, определяют параметр решетки остаточного аустенита. На основании полученных данных рассчитывают количество остаточного аустенита, общее содержание углерода в остаточном аустените, рассчитывают долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали для каждого эталона. При этом содержание доли углерода коррелирует опосредованно с уровнем ударной вязкости эталона и, следовательно, не требуются механические испытания на ударный изгиб, как подтвердили исследования. При наличии готовых эталонов контролируют поступающие на очередной контроль качества изделия известного состава, полученные после закалки, т.е. после проведения предполагаемого режима термообработки. Для этого, неразрушающим - рентгеновским способом для контролируемого изделия определяют общее количество остаточного аустенита, параметр решетки остаточного аустенита, рассчитывают долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания в стали. По результатам полученного рентгеновским методом анализа доли углерода в остаточном аустените, коррелирующего с уровнем ударной вязкости, для эталонов из среднеуглеродистой легированной конструкционной стали изотермически закаленной в бейнитном интервале температур, строят графики зависимости: доля углерода - время выдержки при изотермической закалке - при различных температурах во всем бейнитном интервале превращения. Располагают все полученные для различных температур изотермической закалки графики на одном координатном поле. При этом для образцов-эталонов получают полную сравнительную картину оценки и качества проводимого режима термической обработки и выявленного уровня ударной вязкости с опосредованным прогнозированием ресурса эксплуатации. Для поступающих на контроль изделий, полученные рентгеновским методом данные - долю углерода в остаточном аустените по отношению к общему количеству остаточного аустенита, аппроксимируют в виде точки на общей координатной линии диаграммы - доля углерода остаточного аустенита. После этого проводят пунктирную горизонтальную линию от точки до пересечения наклонной на графике, определяя температуру закалки контролируемого изделия. Опуская вертикальную линию от точек пересечения на графике до координатной линии - время выдержки, устанавливают время выдержки контролируемого изделия при этой температуре. Так, например, уровень ударной вязкости, представленный на фиг. 2, показывает, что ресурс эксплуатации стали высокий, а уровень ударной вязкости, представленный на фиг. 3 показывает, что ресурс эксплуатации низкий, или следует заключение, что сталь хрупкая и эксплуатация ее нежелательна.

Пример.

В заводской лаборатории готовят образцы-эталоны из качественной бездефектной среднеуглеродистой легированной конструкционной стали состава 38ХС. Образцы имеют размер 15×20×6 мм. Эти заготовки нагревают на 900°С и выдерживают 30 мин. Затем их подвергают изотермической закалке на бейнит: в пределах бейнитного интервала температур - одни эталоны закаливают при 350°С с выдержками: 5; 10; 20; 30; 60; 80; 100 мин. и т.д.

Затем - серию эталонов закаливают при 375°С с теми же временными выдержками, что и ранее.

Затем - при 400°, 425°С с выдержками как ранее. Таким образом получают серию эталонов одного и того же состава, но различающихся режимом термической обработки - изотермической закалки в бейнитном интервале температур.

После закалки образцы-эталоны исследуют неразрушающим способом - с сохранением целостности их, что для изделий малого размера (метизы, болты, гайки и т.д.), которые подвергаются значительным ударным нагрузкам, является единственным и наиболее точным. Рентгеновским методом определяют общее содержание остаточного аустенита, Аост путем съемки характеристических линий (111) аустенита и (110) феррита и вычисления по формуле:

[Л.И. Лысак, Б.И. Николин. Физические основы термической обработки стали, изд. Техника, Киев, 1975, 304 С.]

где: J(111)γ - интегральная интенсивность линии (111) аустенита,

J(110)α - интегральная интенсивность линии (110) феррита;

затем рентгеновским методом определяют параметр решетки остаточного аустенита путем съемки характеристической линии (311) аустенита и рассчитывают содержание углерода в остаточном аустените исследуемой стали по формулам:

зависимость параметра кристаллической решетки аустенита от концентрации углерода в среднелегированных конструкционных сталях имеет вид:

[Bojarski Z., Bold Т. Structure and properties of carbide-free-bainite // Acta Met. 1974. V 22. №10. P. 1223-1234], откуда

где: анм - параметр решетки остаточного аустенита,

масс % Саустенита - содержание углерода в остаточном аустените;

затем определяют количество углерода, находящегося в остаточном аустените, относительно общего количества углерода в стали:

где Qc - общее количество углерода, находящегося в остаточном аустените;

Затем определяют долю углерода в остаточном аустените относительного общего содержания углерода:

которая коррелирует с уровнем ударной вязкости стали, как показали исследования,

где: Dc - доля углерода в остаточном аустените относительно его содержания в стали,

Сс - общее содержание углерода в стали.

Полученные данные: общее содержание остаточного аустенита, долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали эталона используют для сопоставления данных, полученных неразрушающим контролем для изделий, поступивших на контроль качества изделий путем сравнения, сопоставления данных уровня ударной вязкости, т.е. содержания доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в стали, ресурса эксплуатации и соблюдения режима термообработки.

Для этого строят диаграмму, на одном поле которой размещены графики: зависимость уровня ударной вязкости (доля углерода в остаточном аустените) от времени изотермической выдержки при различных температурах закалки, с охватом всего бейнитного интервала температур. Таким образом, получают весь спектр измерений свойств стали - эталона, закаленной на бейнит (фиг. 1).

Эту диаграмму используют как ориентир для получения качественных изделий после получения данных с контролируемых изделий.

Далее на координатной линии (прямой) диаграммы - «доля углерода….» отмечают точкой уровень ударной вязкости (он же опосредованно выражен в виде доли углерода) - в контролируемом изделии (фиг. 2) и (фиг. 3).

На фиг. 2 видно, что уровень ударной вязкости в случае получения бескарбидного бейнита высокий и, следовательно, контролируемая сталь имеет высокую трещиностойкость.

На фиг. 3 - уровень ударной вязкости в контролируемом изделии низкий и, следовательно, режим закалки прошел с отклонениями и в результате получен бейнит с карбидами, следовательно, изделие хрупко.

В первом случае (фиг. 2) изделие имеет, соответственно, относительно большой ресурс эксплуатации.

Во втором случае (фиг. 3) изделие имеет, соответственно, относительно низкий ресурс эксплуатации.

Сопоставление данных эталона: общее содержание остаточного аустенита и доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию в стали с данными изделия подтверждают тип полученного бейнита в контролируемом изделии (бескарбидный бейнит или бейнит с карбидами, соответственно).

Проведя от точки на координатной линии диаграммы «доля углерода…» прямую пунктирную горизонтальную линию с наклонной линией на графике, получаем информацию о температуре закалки, при которой образовывался бейнит (фиг. 4, 5).

Проведя от точки пересечения линии горизонтальной с наклонной линией на графике вертикальную пунктирную линию вниз получаем информацию о соответствии выдержки контролируемого изделия при выявленной температуре закалки (фиг. 4, 5), что очень важно, т.к. время выдержки является одним из основных факторов, определяющих тип бейнита и влияющих на уровень ударной вязкости (о чем проинформирует заказчика контролируемого изделия эталон).

Таким образом, предлагаемый способ оценки уровня ударной вязкости закаленных на бейнит конструкционных сталей обеспечивает по сравнению с известными аналогами следующие преимущества:

- способ осуществляют полностью неразрушающим способом;

- способ позволяет проводить экспресс-контроль качества изделий, преимущественно, мелкоразмерных, но очень ответственных, подвергающихся большим ударным нагрузкам;

- способ позволяет повысить точность оценки уровня ударной вязкости в контролируемых сталях, закаленных на бейнит, и определить тип образовавшегося бейнита;

- способ позволяет значительно расширить возможности получения информации о контролируемом изделии, объясняя причину снижения ударной вязкости;

- способ позволяет прогнозировать поведение конструкционных сталей в процессе эксплуатации, предостеречь от нежелательных режимов и условий эксплуатации;

- способ позволяет расширить функциональные возможности за счет широкого охвата данных по уровню ударной вязкости и режиму термообработки на одном координатном поле графиков;

- способ позволяет автоматизировать процесс неразрушающего контроля ударной вязкости серийных и крупносерийных изделий ответственного назначения;

- способ позволяет иметь образцы - стандарты по определению уровня ударной вязкости и получить ГОСТ на еще один - альтернативный способ определения ударной вязкости легированных сталей.

Способ оценки уровня ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит среднеуглеродистой конструкционной стали, включающий изготовление образцов, их обработку на бейнит, определение количества остаточного аустенита, определение параметра решетки остаточного аустенита и содержание углерода в остаточном аустените, определение доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали, сравнение связи величины доли углерода в остаточном аустените с уровнем ударной вязкости, и определение ударной вязкости, отличающийся тем, что образцы изготавливают в виде неразрушаемых эталонов, при этом их обработку на бейнит ведут в виде изотермической закалки во всем бейнитном интервале и во всем временном интервале превращения, таким образом получают набор эталонов, которые используют для контроля уровня ударной вязкости, температуры и времени закалки контролируемого изделия неразрушающим способом - рентгенографическим, с помощью которого определяют и общее количество остаточного аустенита, и общее количество углерода в остаточном аустените каждого эталона, после получения данных о доле углерода в остаточном аустените на единой диаграмме строят графики зависимости доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали, коррелирующей с уровнем ударной вязкости в эталонах, от режима изотермической закалки во всем бейнитном интервале по температуре и времени выдержки, после чего уровень ударной вязкости контролируемого изделия получают на графике согласно значению его доли углерода в остаточном аустените при сопоставлении с величиной доли углерода в остаточном аустените эталона.



 

Похожие патенты:

Использование: для получения изображений с помощью протонного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что до проведения экспериментов с исследуемым объектом осуществляют контроль согласованности параметров протонного пучка, формируемого первой магнитооптической системой (МОС) с параметрами второй магнитооптической системы, для чего из первой системы регистрации удаляют конвертор, а в плоскости Фурье (ПФ) второй МОС вместо коллиматора устанавливают детектор протонного излучения, изменяя угол наклона фазового эллипса в вертикальной и горизонтальной плоскостях для протонного пучка, формируемого первой МОС, пропускают пучок через область исследования и вторую МОС, регистрируют сигнал с детектора, установленного в ПФ, и определяют размеры пучка в горизонтальной и вертикальной плоскости, параметры протонного пучка, при которых его размеры в ПФ минимальны, являются согласованными с параметрами второй МОС, далее, установив конвертор в первой регистрирующей системе и заменив детектор протонного излучения на коллиматор во второй МОС, пропускают через область исследования протонный пучок, сформированный с помощью первой МОС, параметры которого были выбраны, получают цифровые изображения до и после прохождения пучком области исследования с помощью двух систем регистрации и осуществляют обработку полученных цифровых изображений для получения изображения области исследования.

Изобретение относится к нанотехнологии, нанотоксикологии и медицине. Техническим результатом является обеспечение универсальности и возможности оценки токсичности с использованием ряда комплекса оценочных показателей без привлечения биологических объектов.

Использование: для определения структуры материала или образцов при одноосном сжатии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для определения структуры материала или образцов при одноосном сжатии содержит крышку верхнюю, крышку нижнюю, четыре шпильки, динамометр, исследуемый образец с координатной сеткой или тензодатчиками, четыре гайки, четыре гайки самостопорящихся, четыре гайки контрящих, центровочную шайбу, четыре гайки для передачи усилия, четыре шайбы, компьютерный томограф, включающий в себя: патрон, приемник рентгеновского излучения, излучатель рентгеновского излучения, компьютер с установленным программным комплексом; при этом четыре шпильки, на которые предварительно закручены гайки, установлены на внутренней части нижней крышки, внешняя часть нижней крышки зафиксирована четырьмя гайками самостопорящимися, которые затем законтрены гайками контрящими, при этом нижний торец шпилек не заходит за плоскость торца патрона компьютерного томографа, при этом исследуемый образец помещен на нижнюю крышку, сверху на исследуемый образец установлен динамометр, между верхней крышкой и динамометром установлена центровочная шайба, при этом динамометр поджат верхней крышкой, при этом на свободные поверхности исследуемого образца предварительно размещены координатная сетка или тензодатчики с возможностью определения поля перемещений исследуемого образца, над верхней крышкой на шпильки установлены четыре шайбы и четыре гайки для передачи усилия с возможностью обеспечения действия на исследуемый образец сжимающей осевой силы; при этом нижняя крышка вставлена в патрон компьютерного томографа таким образом, чтобы исследуемый образец был расположен между приемником рентгеновского излучения и излучателем рентгеновского излучения, при этом компьютерный томограф снабжен компьютером с установленным программным обеспечением с возможностью обработки данных сканирования исследуемого образца.

Изобретение относится к области оборудования для проведения испытаний рентгеновских аппаратов. Согласно заявленному изобретению показатель дозы МСКТ оценивают для двух комбинаций параметров съемки в режимах исследования головы и тела.

Устройство мониторинга работы почвообрабатывающего орудия (варианты) относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам контроля глубины обработки почвы. Устройство по варианту 1, жестко закрепляемое на его раме с рабочими органами и заключенное в корпус, содержащее микроконтроллер (МК), обеспечивающий непрерывный прием данных, поступающих от подключенных датчиков, имеющих высокую точность и частоту измерения, и энергонезависимую память с объемом, позволяющим записывать и сохранять указанные данные, дополнительно содержит блок связи с удаленным компьютером, блок часов реального времени, датчик положения в пространстве, блок чтения RFID-метки, блок ПЗУ для хранения параметров шифрования данных и идентификаторов заявляемого устройства, блок питания, которые соединены электрическими связями с блоком МК и расположены на печатной плате, закрепленной внутри корпуса устройства.

Изобретение относится к альфа-спектрометрическому способу определения изотопного состава урана в сернокислых технологических растворах, заключающемуся в предварительном выделении урана из пробы, приготовлении счетного образца методом электролитического осаждения урана на подложку из коррозионно-стойкой стали, калибровке альфа-спектрометра по энергии регистрируемых альфа-частиц, измерении спектра альфа-излучения полученного счетного образца, расчете площадей пиков альфа-излучения изотопов урана в предварительно заданных энергетических интервалах, причем предварительное выделение урана из пробы осуществляют непосредственно из сернокислотного технологического раствора путем сорбции на анионите с пиридиновыми группами с последующей десорбцией урана раствором десорбции урана, содержащим нитрат натрия (NaNO3) и серную кислоту (H2SO4).

Группа изобретений относится к области медицины и фармацевтики, а именно к соединению формулы II для комплексообразования изотопов металлов: где X обозначает хелатообразователь, выбранный из ДОТК (1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусная кислота), ДОТКГК (додека-1-глутаровая кислота-1,4,7,10-тетрааминтриуксусная кислота), ДОТКМ (1,4,7,10-тетракис-(карбамоилметил)-1,4,7,10-тетраазациклододекан) и других производных ДОТК, НОТК (нона-1,4,7-триаминтриуксусная кислота) и ее производных, таких как НОТКГК (1,4,7-триазациклононан,1-(глутаровая кислота),4,7-уксусная кислота), ААЗТК (6-амино-6-метилпергидро-1,4-диазепин-N,N,N',N'-тетрауксусная кислота), и R3 обозначает ; а также к фармацевтическим средствам, состоящим из соединения формулы II и образующих с ним комплекс изотопов металлов, к способу получения указанного средства и к его применению в диагностических способах, в способах лечения костных заболеваний и в качестве добавок в искусственном костном веществе, в костном цементе или в костных имплантатах.

Изобретение относится к области исследования материалов без их разрушения, а именно к радиационной дефектоскопии, точнее к гамма-дефектоскопии. Технический результат, получаемый при реализации гамма-дефектоскопа затворного типа, заключается в обеспечении его устойчивой радиационной безопасности в условиях хранения, эксплуатации и транспортирования, в том числе аварийного (с вероятностью динамического смещения центра тяжести), модификации системы блокирования затворного узла в виде сегмента радиационной защиты, скрепленного с поворотной кулисой, для его автоматизированного циклического силового удержания в соответствующем конструктивном пространстве в закрытом состоянии после завершения рабочего цикла, а деблокирование в процессе эксплуатации выполняют исключительно перед выпуском пучка излучения по команде оператора в ручном режиме.

Использование: для неразрушающего контроля многослойной втулки несущего винта вертолета. Сущность изобретения заключается в том, что неразрушающий контроль проводят на спиральном компьютерном томографе, а распределение слоев материала конструкции осуществляют по заданному параметру - плотности, определяемому по значениям единиц, измеряемых числами Хаунсфильда (HU), причем обнаруживают и определяют размеры возможных трещин, расслоений и непроклеи слоев с высокой точностью, для чего создают предварительное нагружение торсионов втулки несущего винта и провоцируют проявление раскрытия зон возможных трещин, расслоений и непроклеи слоев, при этом торсионы втулки несущего винта прижимают друг к другу, концы которых V-образной формы направляют в противоположные стороны и сжимают, затем нагружают упругие балки торсионов втулки несущего винта в виде изгиба и кручения для воспроизведения сдвиговых и других деформаций, проводя исследования на спиральном компьютерном томографе, при которых обеспечивают визуализацию значительных областей и определяют дефектные слои материала в многослойной конструкции по количественной оценке плотностей, измеряемых числами Хаунсфильда, обнаруживая расслоения и непроклеи слоев.

Заявленная группа изобретений относится к области медицинской рентгеновской техники и может быть использована при обследовании пациентов с различными заболеваниями, включая онкологические заболевания. Способ двухэнергетической рентгенографии включает в себя облучение пациента рентгеновским излучением в результате подачи на источник рентгеновского излучения двух импульсов напряжения различной величины, получение двух соответствующих исходных рентгеновских изображений и построение на их основе раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ определения координат изменения структуры клетки по фазовым изображениям при модуляции фазы волнового фронта. Способ включает деление проходящего через клетку излучения на несколько пучков, выбор на полученном под совпадающим с оптической осью в первый момент времени углом фазовом изображении точки с координатами (x1,y1) на поверхности клетки, где определяют изменение структуры клетки, выбор на полученных под другими углами фазовых изображениях значений фазы с координатами (x1sinϕ+zcosϕ,y1), их суммирование для получения зависящей от координаты z вдоль оптической оси функции, вычисление суммы фаз с теми же координатами в другой момент времени, получение такой же функции, значения координаты z, при которой достигается глобальный экстремум разности этих двух функций, и определение координаты z1 внутри клетки, где происходит изменение структуры клетки, причем за искомое значение координат изменения структуры клетки принимают (x1,y1,z1). Изобретение обеспечивает определение изменения положения мембраны и внутренней структуры внутри клетки. 3 ил., 1 табл.
Наркология
Наверх