Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке металлов, и может использоваться при контроле параметров сталей акустическими методами.The invention relates to mechanical engineering, mainly to the heat treatment of metals, and can be used to control the parameters of steels by acoustic methods.
Известен изотермический метод исследования (Попов А.А., Попова А.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. - Свердловск: МАШГИЗ, 1961. - С.13), заключающийся в нагреве образцов изучаемой стали до любой температуры, превышающей температуру образования аустенита, выдержке при этой температуре, быстрого переохлаждения до требуемой субкритической температуры, изотермической выдержке при этой температуре в течение заданного времени и дальнейшее быстрое охлаждение до комнатной температуры. Развитие перлитного превращения осуществляется структурным, дюрометрическим (по изменению твердости), магнитными или дилятометрическим методами. Этот способ имеет ряд недостатков. Так структурный и дюрометрический методы не позволяют исследовать кинетику изотермического распада аустенита, характеризуются высокой трудоемкостью и низкой точностью исследования низкотемпературного превращения, когда продукты распада аустенита по структуре и свойствам сильно похожи на мартенсит. Дилятометрический метод не позволяет наблюдать процессы выделения карбидов.Known isothermal research method (Popov A.A., Popova A.E. Isothermal and thermokinetic diagrams of decomposition of supercooled austenite. - Sverdlovsk: MASHGIZ, 1961. - P.13), which consists in heating samples of the steel under study to any temperature exceeding the temperature of formation austenite, holding at this temperature, rapid subcooling to the required subcritical temperature, isothermal holding at this temperature for a predetermined time, and further rapid cooling to room temperature. The development of pearlite transformation is carried out by structural, durometric (by changing hardness), magnetic or dilatometric methods. This method has several disadvantages. Thus, the structural and durometric methods do not allow studying the kinetics of isothermal decomposition of austenite, are characterized by high complexity and low accuracy of studying low-temperature transformation, when the decomposition products of austenite are very similar in structure and properties to martensite. The dilatometric method does not allow observing the processes of carbide precipitation.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является магнитометрический метод (Попов А.А., Попова А.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. - Свердловск: МАШГИЗ, 1961. - С.15-18), включающий нагрев контрольного образца до температуры образования аустенита, выдержку при этой температуре, быстрое охлаждение до требуемой температуры и изотермическую выдержку при этой температуре, во время которой контролируются магнитные свойства образца. О степени превращения аустенита в перлит судят по изменению магнитных свойств образца. Этот способ позволяет наблюдать кинетику процесса распада аустенита, но имеет ряд недостатков. Способ неприменим для температур выше точки Кюри и характеризуется низкой точностью при температурах ниже точки Кюри, но близких к ней.The closest to the proposed method in technical essence is the magnetometric method (Popov A.A., Popova A.E. Isothermal and thermokinetic diagrams of the decomposition of supercooled austenite. - Sverdlovsk: MASHGIZ, 1961. - P.15-18), including heating the control sample to the temperature of austenite formation, holding at this temperature, rapid cooling to the required temperature and isothermal holding at this temperature, during which the magnetic properties of the sample are controlled. The degree of conversion of austenite to perlite is judged by the change in the magnetic properties of the sample. This method allows you to observe the kinetics of the decomposition of austenite, but has several disadvantages. The method is not applicable for temperatures above the Curie point and is characterized by low accuracy at temperatures below the Curie point, but close to it.
Для устранения указанных недостатков предлагается способ определения фазовых переходов при помощи анализа изменения интенсивности сигналов акустической эмиссии.To address these shortcomings, a method for determining phase transitions by analyzing changes in the intensity of acoustic emission signals is proposed.
Указанный технический результат обеспечивается заявляемым способом определения границ фазовых переходов при перлитном превращении в сталях, включающий нагрев образца выше температуры образования аустенита, выдержке при температуре нагрева, охлаждение образца с заданной скоростью, при этом границы фазовых переходов определяют по критическим точкам распада аустенита по изменению интенсивности сигналов акустической эмиссии.The specified technical result is provided by the claimed method for determining the boundaries of phase transitions during pearlitic transformation in steels, including heating the sample above the temperature of formation of austenite, holding at a temperature of heating, cooling the sample at a given speed, while the boundaries of phase transitions are determined by the critical points of the decomposition of austenite by changing the signal intensity acoustic emission.
Пример конкретного выполнения способа определения критических точек распада аустенита в сталях методом акустической эмиссии. Предлагаемый способ был реализован при определении точек Ar1 (начала выделения карбидов) и Ar3 (завершения перлитного превращения) для конструкционной стали 5. Контрольные образцы сечением 2×15 мм нагревались до температуры 950°С и выдерживались при этой температуре в течение 5 мин. После этого образцы охлаждались со средней скоростью 3°С/с до температуры 20°С на спокойном воздухе. На фиг.1 представлена диаграмма охлаждения образцов, совмещенная с диаграммой изотермического распада переохлажденного аустенита (точки Ar1 и Ar3 определялись как точки пересечения кривой изменения температуры образца с кривыми, соответствующими началу выделения карбидов и завершения перлитного превращения). В процессе охлаждения контролировалась интенсивность сигналов АЭ (фиг.2). Точки Ar3 и Ar1 определялись как моменты изменения интенсивности АЭ сигналов - моменты времени 29 с и 98 с (см. фиг.2). Эти моменты времени соответствуют температурам 780°С и 670°С.An example of a specific implementation of the method for determining critical points of the decomposition of austenite in steels by acoustic emission. The proposed method was implemented in determining the points A r1 (the beginning of carbide precipitation) and A r3 (completion of pearlite transformation) for structural steel 5. Control samples with a cross section of 2 × 15 mm were heated to a temperature of 950 ° C and kept at this temperature for 5 min. After that, the samples were cooled at an average rate of 3 ° C / s to a temperature of 20 ° C in calm air. Figure 1 shows a diagram of the cooling of samples combined with the diagram of isothermal decomposition of supercooled austenite (points A r1 and A r3 were defined as the points of intersection of the curve of temperature change of the sample with the curves corresponding to the beginning of carbide precipitation and completion of pearlite transformation). In the process of cooling, the intensity of the AE signals was controlled (Fig. 2). Points A r3 and A r1 were determined as the moments of change in the intensity of the AE signals - time points of 29 s and 98 s (see figure 2). These time points correspond to temperatures of 780 ° C and 670 ° C.
Предлагаемый способ позволяет более точно определять критические точки распада аустенита в реальном времени без ограничений по температурам испытаний и по магнитным свойствам материалов.The proposed method allows you to more accurately determine the critical decay points of austenite in real time without restrictions on test temperatures and magnetic properties of materials.
