RU2467307C1 - Method to determine ratio of phases in steel - Google Patents
Method to determine ratio of phases in steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467307C1 RU2467307C1 RU2011118791/28A RU2011118791A RU2467307C1 RU 2467307 C1 RU2467307 C1 RU 2467307C1 RU 2011118791/28 A RU2011118791/28 A RU 2011118791/28A RU 2011118791 A RU2011118791 A RU 2011118791A RU 2467307 C1 RU2467307 C1 RU 2467307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microhardness
- ratio
- steel
- force
- indenter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металловедения, в частности к способам определения соотношения фаз в феррито-перлитных сталях.The invention relates to the field of metal science, in particular to methods for determining the phase ratio in ferritic-pearlitic steels.
Известен способ определения соотношения фаз в стали линейным методом Розиваля, заключающийся в полировании и травлении поверхности исследуемого сплава, получении микрофотографий поверхности, проведении на микрофотографии отрезков, пересекающих несколько фаз, расчете суммарных длин отрезков, приходящихся на каждую фазу, и определении соотношения фаз, равного отношению суммарных длин отрезков, пересекающих каждую фазу (см. Металловедение и термическая обработка стали: справочник. В 3 т. Т.1, 2/под ред. М.Л.Бернштейна, А.Г.Рахштадта. - изд. 2-е, перераб. и доп.: М. - 1961. - 1656 с.).There is a method of determining the phase ratio in steel by the linear Rosival method, which consists in polishing and etching the surface of the alloy under study, obtaining microphotographs of the surface, conducting microphotographs of segments intersecting several phases, calculating the total lengths of segments per phase, and determining a phase ratio equal to the ratio the total lengths of the segments crossing each phase (see Metallurgy and heat treatment of steel: a reference. In 3 vols. T.1, 2 / under the editorship of M.L. Bernshtein, A.G. Rakhstadt. - 2nd edition,revised and extended: M. - 1961. - 1656 p.).
Известен способ определения соотношения фаз в стали точечным методом Глаголева, заключающийся в полировании и травлении поверхности исследуемого сплава, получении микрофотографий поверхности, равномерном распределении точек на поверхности микрофотографии, подсчете точек, приходящихся на каждую фазу структуры. Отношение количества точек, соответствующих различным фазам, соответствует соотношению фаз в сплаве (см. Металловедение и термическая обработка стали: справочник. В 3 т. Т.1, 2/под ред. М.Л.Бернштейна, А.Г.Рахштадта. - изд. 2-е, перераб. и доп.: М. - 1961. - 1656 с.).There is a method of determining the phase ratio in steel using the Glagolev point method, which consists in polishing and etching the surface of the alloy under study, obtaining microphotographs of the surface, uniform distribution of points on the surface of the microphotograph, counting points per phase of the structure. The ratio of the number of points corresponding to different phases corresponds to the ratio of phases in the alloy (see Metallurgy and heat treatment of steel: a reference. In 3 vols. T.1, 2 / edited by M.L. Bernshtein, A.G. Rakhstadt. - 2nd ed., revised and additional: M. - 1961. - 1656 p.).
Недостатки известных способов следующие:The disadvantages of the known methods are as follows:
- необходимость специальной подготовки поверхности стали;- the need for special preparation of the steel surface;
- сложность реализации способов на действующих объектах в условиях отрицательных температур, атмосферных осадков, вибрации и т.д., например на магистральных газонефтепроводах.- the complexity of the implementation of methods at existing facilities in conditions of negative temperatures, precipitation, vibration, etc., for example, on gas and gas pipelines.
Наиболее близким и принятым в качестве прототипа является способ оценки фазового состава металлических и металлоподобных сплавов, заключающийся в подготовке микрошлифа, определении микротвердости фаз в исследуемом сплаве на основе справочных данных, определении при помощи микроскопа среднего размера кристаллитов (зерен), расчете необходимой нагрузки на индентор микротвердомера, многократном измерении микротвердости поверхности металла, построении кривой в координатах «микротвердость - частота появления фаз», по которой определяют количество точек измерения, соответствующих каждой фазе, и рассчитывают соотношение фаз (см. а.с. СССР №1668903, МПК5 G01N 3/00, опубл. 07.08.1991).The closest and accepted as a prototype is a method for assessing the phase composition of metal and metal-like alloys, which consists in preparing a microsection, determining the phase microhardness in the alloy under study on the basis of reference data, determining the average crystallite size (grains) with a microscope, and calculating the required load on the microhardness tester indenter , multiple measurements of the microhardness of a metal surface, plotting a curve in the coordinates "microhardness - frequency of the appearance of phases", which determine the number of measurement points corresponding to each phase, and calculate the ratio of the phases (see AS USSR No. 1668903, IPC 5 G01N 3/00, publ. 07.08.1991).
Прототипу присущи недостатки описанных выше решений, кроме этого, применение микроскопа привносит в конечные результаты измерений неточности, связанные с субъективным восприятием размеров кристаллитов конкретным исследователем, а фактические свойства тестируемого металла могут значительно отличаться от сертификатных и справочных данных, что в совокупности снижает точность определения необходимой нагрузки на индентор микротвердомера.The prototype has inherent disadvantages of the solutions described above, in addition, the use of a microscope introduces inaccuracies in the final measurement results associated with the subjective perception of crystallite sizes by a particular researcher, and the actual properties of the test metal can significantly differ from certificate and reference data, which together reduces the accuracy of determining the required load indenter microhardness tester.
Задачей изобретения является создание способа определения соотношения фаз в стали, устраняющего недостатки прототипа.The objective of the invention is to provide a method for determining the ratio of phases in steel, eliminating the disadvantages of the prototype.
Технический результат заключается в расширении арсенала способов определения соотношения фаз в стали при сохранении необходимой точности и достоверности определяемых при осуществлении заявленного способа параметров.The technical result consists in expanding the arsenal of methods for determining the phase ratio in steel while maintaining the necessary accuracy and reliability of the parameters determined during the implementation of the claimed method.
Поставленная задача и технический результат при реализации способа определения соотношения фаз в стали, заключающегося в подготовке гладкого участка поверхности исследуемого образца стали, определении рекомендуемого усилия на индентор, многократном измерении микротвердости, построении гистограмм микротвердости, определении соотношения фаз по отношению количества точек измерения микротвердости, соответствующих каждой фазе, соответственно решается и достигается тем, что в качестве рекомендуемого усилия на индентор принимают усилие, полученное в результате определения микротвердости эталонного образца, выполненного из стали, марка которой соответствует марке стали исследуемого образца, и соответствующее гистограмме значений микротвердости эталонного образца, имеющей выраженное двухмодальное распределение; измерения микротвердости выполняют не менее чем в 50 случайных точках подготовленного гладкого участка поверхности исследуемого образца и пошагово не менее трех раз: сначала с рекомендуемым усилием на индентор, потом с усилием, большим и меньшим от рекомендуемого на 3-5 Н; далее строят гистограммы, соответствующие измерениям микротвердости исследуемого образца на каждом шаге измерений, а соотношение фаз определяют по гистограмме, имеющей двухмодальное распределение значений микротвердости исследуемого образца, путем соотношения площадей гистограммы, соответствующих каждой фазе, при этом если двухмодальное распределение имеют несколько построенных гистограмм, то при определении соотношения фаз используют результаты измерений, полученные при наибольшем усилии на индентор.The problem and technical result in the implementation of the method for determining the phase ratio in steel, which consists in preparing a smooth surface area of the steel sample under study, determining the recommended indenter force, repeatedly measuring microhardness, plotting microhardness histograms, determining the phase ratio by the ratio of the number of microhardness measuring points corresponding to each phase, respectively, is solved and achieved by the fact that as a recommended effort on the indenter take effort e obtained as a result of determining the microhardness of a reference sample made of steel, the grade of which corresponds to the steel grade of the test sample, and the corresponding histogram of microhardness values of the reference sample having a pronounced two-mode distribution; microhardness measurements are performed at least 50 random points of the prepared smooth surface area of the test sample and stepwise at least three times: first with the recommended force on the indenter, then with a force greater and less than 3-5 N recommended; then, histograms are constructed that correspond to microhardness measurements of the test sample at each measurement step, and the phase ratio is determined by a histogram having a two-mode distribution of microhardness values of the test sample, by the ratio of the areas of the histogram corresponding to each phase, while if the two-mode distribution has several histograms constructed, then the phase relationship is determined using the measurement results obtained with the greatest effort on the indenter.
В качестве пояснения следует привести следующее. При определении соотношения фаз в сплавах методом измерения микротвердости важным условием является определенное соотношение размеров отпечатка индентора и зерен металла, которое зависит от твердости (прочности) фаз, усилия на индентор и размера зерна. Если размер отпечатка будет много больше размера зерна, не удастся интерпретировать полученную гистограмму, поскольку она будет соответствовать одномодальному распределению. Способ может быть осуществим, если размер отпечатка сопоставим или меньше размера зерна, в этом случае полученная гистограмма имеет двухмодальное распределение с модами, соответствующими наиболее вероятной твердости каждой фазы. С другой стороны, избыточно малый размер отпечатка накладывает особые требования к качеству подготовки поверхности измерения.The following should be given as an explanation. When determining the phase ratio in alloys by the microhardness measurement method, an important condition is a certain ratio of the indenter print sizes and the metal grains, which depends on the phase hardness (strength), indenter force and grain size. If the print size is much larger than the grain size, it will not be possible to interpret the resulting histogram, since it will correspond to a single-mode distribution. The method can be feasible if the print size is comparable to or smaller than the grain size, in this case the resulting histogram has a two-mode distribution with modes corresponding to the most probable hardness of each phase. On the other hand, an excessively small print size imposes special requirements on the quality of preparation of the measurement surface.
На фиг.1-3 показаны гистограммы чисел микротвердости, измеренных на стали 17Г1С с усилием на инденторе 15 (фиг.1), 10 (фиг.2) и 5Н (фиг.3).Figure 1-3 shows a histogram of the microhardness numbers measured on steel 17G1S with an indenter force of 15 (Fig. 1), 10 (Fig. 2) and 5H (Fig. 3).
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Экспериментально на эталонном образце, выполненном из стали, марка которой соответствует марке стали исследуемого образца, в лабораторных условиях определяют рекомендуемое значение усилия на инденторе микротвердомера, при котором гистограмма значений микротвердости имеет выраженное двухмодальное распределение. Шлифованием подготавливают гладкий участок поверхности исследуемого образца стали. Измеряют микротвердость подготовленного участка поверхности исследуемого образца стали не менее 50 раз в случайных точках участка с рекомендуемым усилием на индентор. Измеряют микротвердость подготовленного участка поверхности исследуемого образца стали не менее 50 раз в случайных точках участка с усилием на индентор на 3-5 Н больше рекомендуемого значения. Измеряют микротвердость подготовленного участка поверхности исследуемого образца стали не менее 50 раз в случайных точках участка с усилием на индентор на 3-5 Н меньше рекомендуемого значения. Строят гистограммы статистического распределения чисел микротвердости, измеренных на каждом шаге измерений. Определяют среди полученных гистограмм гистограмму, имеющую двухмодальное распределение. Определяют моды выбранной гистограммы, соответствующие различным фазам. Определяют площади гистограммы, соответствующие каждой фазе. По соотношению площадей гистограммы определяют соотношения фаз в исследуемом образце стали. В случае если двухмодальное распределение имеют несколько гистограмм, используют результаты измерений, полученные при наибольшем усилии на индентор.Experimentally, on a reference sample made of steel, the grade of which corresponds to the steel grade of the test sample, the recommended value of the force on the indenter of the microhardness meter, in which the histogram of microhardness values has a pronounced two-mode distribution, is determined in laboratory conditions. By grinding, a smooth surface area of the investigated steel sample is prepared. The microhardness of the prepared surface area of the investigated steel sample is measured at least 50 times at random points in the area with the recommended force on the indenter. The microhardness of the prepared surface area of the investigated steel sample is measured at least 50 times at random points in the area with an indenter force 3-5 N greater than the recommended value. The microhardness of the prepared surface area of the investigated steel sample is measured at least 50 times at random points in the area with an indenter force of 3-5 N less than the recommended value. Histograms of the statistical distribution of microhardness numbers measured at each measurement step are constructed. Among the obtained histograms, a histogram having a bimodal distribution is determined. The modes of the selected histogram corresponding to different phases are determined. The histogram areas corresponding to each phase are determined. The ratio of the areas of the histogram determines the phase ratio in the test sample of steel. If several histograms have a bimodal distribution, the measurement results obtained with the greatest effort on the indenter are used.
ПримерExample
Необходимо определить соотношение фаз металла действующего надземного газопровода обвязки компрессорного цеха компрессорной станции, изготовленного из труб стали марки 17Г1С.It is necessary to determine the phase ratio of the metal of the above-ground above-ground gas piping of the compressor shop workshop of the compressor station made of 17G1S steel pipes.
Тестированием в лабораторных условиях микротвердости эталонных образцов стали марки 17Г1С с различным усилием на индентор получают, что двухмодальный вид распределения имеет гистограмма, построенная по результатам измерения при усилии около 10Н, которое принимают в качестве рекомендуемого значения усилия на индентор.By testing the microhardness in laboratory conditions of reference samples of 17G1S steel with various indenter forces, it turns out that the two-modal distribution has a histogram plotted from the measurement results at a force of about 10N, which is taken as the recommended indenter force.
На трубе удаляют фрагмент изоляционного покрытия размером 150×150 мм, готовят поверхность мелкозернистой наждачной бумагой до шероховатости поверхности не более Rz=10. Пошагово измеряют микротвердость шлифованной поверхности в различных точках исследуемого участка 140 раз, например используя ультразвуковой измеритель твердости с усилием на индентор 15, 10 и 5Н. С помощью программы Microsoft Excel строят гистограммы статистического распределения чисел микротвердости, соответствующие усилиям 15, 10 и 5Н (фиг.1-3). Устанавливают, что только гистограмма, построенная по результатам измерения при усилии 5Н (фиг.3) имеет двухмодальное распределение. Принимают, что мода со значениями микротвердости 195НВ соответствует средней твердости наименее прочной фазы - ферриту, со значениями 215НВ - перлиту.A piece of insulating coating with a size of 150 × 150 mm is removed on the pipe, the surface is prepared with fine-grained emery paper until the surface roughness is not more than Rz = 10. The microhardness of the polished surface is measured step by step at various points of the test area 140 times, for example, using an ultrasonic hardness tester with an indenter force of 15, 10, and 5N. Using the Microsoft Excel program, histograms of the statistical distribution of microhardness numbers corresponding to the forces of 15, 10 and 5H are constructed (Figs. 1-3). It is established that only a histogram constructed according to the measurement results with a force of 5H (Fig. 3) has a two-mode distribution. It is assumed that a mode with microhardness values of 195НВ corresponds to the average hardness of the least stable phase - ferrite, with values of 215НВ - to perlite.
Определяют площади гистограммы, соответствующие каждой фазе, например, путем подсчета количества измерений микротвердости, выполненных в фазе феррита и перлита в следующей последовательности.The histogram areas corresponding to each phase are determined, for example, by counting the number of microhardness measurements performed in the ferrite and perlite phase in the following sequence.
Определяют интервал на гистограмме между модами с наименьшей частотой попадания значений микротвердости (205НВ, на фиг.3 обозначен штриховкой). Исключают интервал 205НВ из дальнейших расчетов, полагая, что эти значения микротвердости (в количестве 12 измерений) получены измерением на границе между фазами стали. Подсчитывают количество измерений, характеризующих фазу феррита, попадающих в интервалы 165-200НВ, и перлита, попадающих в интервалы 210-250НВ.The interval on the histogram between the modes with the lowest frequency of hit of the microhardness values is determined (205НВ, indicated by hatching in Fig. 3). The 205NV range is excluded from further calculations, assuming that these microhardness values (in the amount of 12 measurements) were obtained by measuring at the interface between the phases of the steel. Count the number of measurements characterizing the phase of ferrite falling in the ranges of 165-200 HB, and perlite falling in the intervals of 210-250 HB.
Устанавливают, что количество точек, соответствующих ферриту, - 62, перлиту - 66. Определяют, что относительная площадь феррита равна 62/(62+66)=0,48, перлита - 66/(62+66)=0,52. Следовательно, соотношение фаз феррита и перлита - 48:52.It is established that the number of points corresponding to ferrite is 62, perlite is 66. It is determined that the relative area of ferrite is 62 / (62 + 66) = 0.48, perlite is 66 / (62 + 66) = 0.52. Therefore, the ratio of the phases of ferrite and perlite is 48:52.
Сравнение предлагаемого способа с оптическими способами показало высокую сходимость показаний (погрешность заявляемого способа для различных марок сталей составила не более 5%).Comparison of the proposed method with optical methods showed a high convergence of readings (the error of the proposed method for various steel grades was not more than 5%).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118791/28A RU2467307C1 (en) | 2011-05-10 | 2011-05-10 | Method to determine ratio of phases in steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118791/28A RU2467307C1 (en) | 2011-05-10 | 2011-05-10 | Method to determine ratio of phases in steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2467307C1 true RU2467307C1 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011118791/28A RU2467307C1 (en) | 2011-05-10 | 2011-05-10 | Method to determine ratio of phases in steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2467307C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568887C1 (en) * | 2014-12-03 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Method to determine steel fitness for cold plastic deformation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1668903A1 (en) * | 1989-05-31 | 1991-08-07 | Белорусский Политехнический Институт | Method of evaluating phase composition of metallic and non-metallic alloys |
| RU2009115371A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (О | METHOD FOR DETERMINING THE PHASE RELATIONSHIP IN STEEL |
-
2011
- 2011-05-10 RU RU2011118791/28A patent/RU2467307C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1668903A1 (en) * | 1989-05-31 | 1991-08-07 | Белорусский Политехнический Институт | Method of evaluating phase composition of metallic and non-metallic alloys |
| RU2009115371A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (О | METHOD FOR DETERMINING THE PHASE RELATIONSHIP IN STEEL |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568887C1 (en) * | 2014-12-03 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Method to determine steel fitness for cold plastic deformation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gao et al. | Experimental investigation and fatigue life prediction for 7475-T7351 aluminum alloy with and without shot peening-induced residual stresses | |
| Suraratchai et al. | Modelling the influence of machined surface roughness on the fatigue life of aluminium alloy | |
| Macek et al. | A fractographic study exploring the fracture surface topography of S355J2 steel after pseudo-random bending-torsion fatigue tests | |
| Brooks et al. | Neutron interferometry detection of early crack formation caused by bending fatigue in additively manufactured SS316 dogbones | |
| CN104613904B (en) | Comprehensive determination method for coefficient of roughness of rock mass structure surface | |
| EP1780540A1 (en) | Buried pipe examining method | |
| CN105445306A (en) | Method for evaluating element segregation degree in steel | |
| CN106198277B (en) | A method of measurement indentation raised material micro mechanical property parameter | |
| Abu-Nabah et al. | High-frequency eddy current conductivity spectroscopy for residual stress profiling in surface-treated nickel-base superalloys | |
| Tu et al. | Fatigue crack propagation behavior of high-strength steel under variable amplitude loading | |
| CN110230976A (en) | A kind of method of non-destructive testing rail rolling contact fatigue crack propagation vertical depth | |
| Liu et al. | Fatigue life prediction based on crack closure for 6156 Al-alloy laser welded joints under variable amplitude loading | |
| Ghosh et al. | Effect of pre-strain on the indentation fracture toughness of high strength low alloy steel by means of continuum damage mechanics | |
| Zhang et al. | Experimental investigation on the effect of barrel finishing processes on surface integrity of 18CrNiMo7-6 carburized rollers | |
| CN104777046A (en) | Fatigue crack propagation mechanism testing method based on small time scale | |
| RU2467307C1 (en) | Method to determine ratio of phases in steel | |
| Takahashi et al. | Thickness evaluation of thermal spraying on boiler tubes by eddy current testing | |
| CN108844824A (en) | A kind of known materials residual stress analysis method based on conical pressure head | |
| Ardi et al. | The effects of machined topography on fatigue life of a nickel based superalloy | |
| Korzynski et al. | Surface layer condition and the fatigue strength of an AZ91 alloy after ball peening | |
| CN108072747B (en) | Quantitative estimation method for inclusion area of high-temperature alloy | |
| Podulka et al. | Topography measurement methods evaluation for entire bending-fatigued fracture surfaces of specimens obtained by explosive welding | |
| Richter-Trummer et al. | The through-the-thickness measurement of residual stress in a thick welded steel compact tension specimen by the contour method | |
| Zhang et al. | In-situ microscopy testing of plasticity variation ahead of fatigue crack tip in AL2024-T3 | |
| JP6863152B2 (en) | Toughness predictor, toughness prediction method, and program |