RU2476855C2 - Способ определения предела выносливости низкоуглеродистых низколегированных сталей - Google Patents
Способ определения предела выносливости низкоуглеродистых низколегированных сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476855C2 RU2476855C2 RU2011115672/28A RU2011115672A RU2476855C2 RU 2476855 C2 RU2476855 C2 RU 2476855C2 RU 2011115672/28 A RU2011115672/28 A RU 2011115672/28A RU 2011115672 A RU2011115672 A RU 2011115672A RU 2476855 C2 RU2476855 C2 RU 2476855C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- low
- endurance limit
- steels
- carbon
- alloyed steels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств металлов и может использоваться в различных областях промышленности. Сущность: определяют предел текучести и структурно-фазовый состав образца и рассчитывают предел выносливости по формуле. Технический результат: повышение достоверности определения предела выносливости низколегированных низкоуглеродистых сталей по механическим характеристикам. 3 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств металлов и может использоваться в различных областях промышленности.
Определение характеристик усталости является важной практической задачей, однако испытания на усталость длительны, трудоемки и дороги. Их не могут позволить себе даже крупные научные и производственные центры, кроме особо ответственных случаев (ядерная и авиационная промышленность). Поэтому часто вынуждены оценку предела выносливости σR (R - коэффициент асимметрии цикла) делать по взаимосвязи σR с другими характеристиками сталей, прежде всего пределами текучести σ0,2 и прочности σB. Известны соотношения, связывающие эти характеристики, например [1], для низкоуглеродистых сталей:
где Ψ и δ10 - относительное сужение и удлинение испытуемого образца соответственно, σ-1 - предел выносливости при круговом изгибе (R=-1).
Многообразие соотношений свидетельствует о том, что нет надежно выявленной взаимосвязи между указанными характеристиками. Это связано, по нашему мнению, с тем, что не учитывается влияние структурно-фазового состава металла, который является одним из определяющих факторов, формирующих комплекс его механических свойств. Принимается, что этот фактор в одинаковой степени влияет на все прочностные характеристики сталей. Однако известно [2], что даже для одной стали в различных ее исходных структурных состояниях расхождение между расчетными и экспериментальными значениями σR по соотношениям (1-3) достигает 30-35%. Влияние фазового состава сталей на взаимосвязь σR и механических характеристик не может быть выявлена достаточно уверенно существующими методами усталостных испытаний.
Действительно, σR определяется испытанием до разрушения одной группы образцов стали, а σ0,2, σB, Ψ, δ5 - на образцах другой группы той же стали. Однотипные образцы имеют естественную неоднородность структурно-фазового состава, различаются по объемной доле, характеру распределения, дисперсности фазовых составляющих структуры, так что скорее можно говорить о качественной, а не о количественной зависимости указанных характеристик.
Целью предлагаемого способа является повышение достоверности определения предела выносливости низколегированных низкоуглеродистых сталей по механическим характеристикам. Предлагается наряду с определением предела текучести образца определять его структурно-фазовый состав. Нами проведены масштабные исследования с низколегированными низкоуглеродистыми сталями 09Г2С, 10Х2ГНМ, 17ГС, 17Г1С по выявлению взаимосвязи σ-1 и σ0,2 с учетом фазового состава сталей.
Образцы сталей подвергались предварительной термической обработке по режимам, приведенным в табл.1, что обеспечивало различный исходный структурно-фазовый состав. Механические свойства указанных сталей для различных вариантов термической обработки даны в таблице 2.
Образцы, изготовленные из этих групп металла, подвергались термическому циклу с нагреванием при Тmax=1350°С и охлаждением с различной скоростью W8-5 в интервале температур 800-500°С диффузионного превращения аустенита. В результате получен набор образцов с широкой гаммой содержания долей фаз в структуре металла.
Ускоренный неразрушающий метод [3] позволяет измерить предел выносливости σ-1 одного образца с высокой точностью (погрешность до 5%) и дальше определить предел текучести σ0,2 и его структурно-фазовый состав на том же образце, что исключает влияние мешающих факторов. Результаты измерений σ-1 и σ0,2 в зависимости от объемной доли фазовых составляющих в структуре приведены на рис.1 для двух сталей и двух исходных их структурных составов: а) исходная структура Б-М; исходная структура Ф-Пз; б) исходная структура Ф-Б; исходная структура Б-М.
Видно, что для стали 09Г2С в зависимости от объемной доли феррита в интервале 1,0-0,2 соотношение σ-1/σ0,2 не остается постоянным, тогда как для долей феррита Ф<0,2 это соотношение практически не изменяется, как и для стали 10Х2ГНМ в отсутствии ферритной фазы в структуре металла.
Полученные данные позволили предложить формулу, связывающую соотношение σ-1/σ0,2 с долей ферритной Ф фазы в структуре металла
где NФ - доля ферритной фазы.
График этой зависимости представлен на рис.2. Тогда предел выносливости σ-1 можно рассчитать, если известны σ0,2 и доля феррита Ф в структуре металла
Сравнительные расчетные по формулам (1-4) и экспериментальные результаты для сталей с различным исходным структурным составом приведены в таблице 3.
Как следует из приведенных данных, предложенная формула (4) дает наиболее сходимые результаты расчета σ-1 в сравнении с известными ранее формулами (1-3) для всех приведенных исходных структурно-фазовых составов сталей.
ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПОСОБА
Для низкоуглеродистой низколегированной стали 17 ГС с долей ферритной фазы в структуре металла Ф=0,58 по графику (рис.2) находим σ-1/σ0,2=0,62 (тот же результат получим расчетным путем по формуле (*)). На стандартном образце при статическом испытании на разрыв определено значение σ0,2=428 МПа. Тогда σ-1=428·0,62=266 МПа. Стандартные испытания образцов той же группы стали по методу Локати на 5 образцах дали предел выносливости σ-1=253±28 МПа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванова B.C. Природа усталости металлов [Текст] / B.C.Иванова, В.Ф.Терентьев - М.: Металлургия, 1975 - 456 с.
2. Шаповалова Ю.Д. Ускоренное определение усталостных свойств сталей вихретоковым методом [Текст] / Ю.Д.Шаповалова, С.Г.Емельянов, Д.И.Якиревич - Курск, Изд. КГТУ, 2009. - 134 с.
3. Терентьев В.Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов [Текст]: Интернет- Инжиниринг, 2002. - 228 с.
Таблица 2 | ||||||
Марка стали | Вариант термич. обработки | Механические свойства | ||||
σВ, МПа | σТ, МПа | δ5, % | ψ, % | HV, МПа | ||
09Г2С | 1 | 1023 | 660 | 11,1 | 61,6 | 3100 |
2 | 611 | 435 | 24,0 | 65,2 | 1850 | |
3 | 546 | 320 | 26,8 | 70,9 | 1650 | |
4 | 486 | 239 | 29,5 | 71,6 | 1470 | |
10Х2ГНМ | 1 | 594 | 446 | 19,0 | - | 1800 |
2 | 858 | 644 | 18,0 | - | 2600 |
Claims (1)
- Способ определения предела выносливости низкоуглеродистых низколегированных сталей, включающий определение предела текучести образца, отличающийся тем, что дополнительно определяют его структурно-фазовый состав и рассчитывают предел выносливости по формуле
σ-1=σ0,2[1+exp(-1/NФ)],
где σ0,2 - предел текучести образца;
Nф - доля ферритной фазы в структуре металла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011115672/28A RU2476855C2 (ru) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Способ определения предела выносливости низкоуглеродистых низколегированных сталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011115672/28A RU2476855C2 (ru) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Способ определения предела выносливости низкоуглеродистых низколегированных сталей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011115672A RU2011115672A (ru) | 2012-10-27 |
RU2476855C2 true RU2476855C2 (ru) | 2013-02-27 |
Family
ID=47146952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011115672/28A RU2476855C2 (ru) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Способ определения предела выносливости низкоуглеродистых низколегированных сталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2476855C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108535105A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-14 | 中国科学院金属研究所 | 一种蠕墨铸铁疲劳强度的预测方法 |
RU2685458C1 (ru) * | 2018-02-13 | 2019-04-18 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Способ определения прочностных свойств низкоуглеродистых сталей |
WO2020186315A1 (ru) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Национальная Академия Авиации | Способ определения прочностных свойств тонких полимерных покрытий |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1392441A1 (ru) * | 1986-05-19 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я А-3985 | Способ определени предела выносливости образцов материала |
SU1758491A1 (ru) * | 1990-07-10 | 1992-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства | Способ оценки предела выносливости материала |
RU2234692C1 (ru) * | 2003-06-23 | 2004-08-20 | Беленький Дмитрий Михелевич | Способ определения физического критерия прочности материалов |
US20100299085A1 (en) * | 2006-06-28 | 2010-11-25 | Jan Ture Slycke | Method for indicating fatigue damage of a metal object |
-
2011
- 2011-04-20 RU RU2011115672/28A patent/RU2476855C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1392441A1 (ru) * | 1986-05-19 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я А-3985 | Способ определени предела выносливости образцов материала |
SU1758491A1 (ru) * | 1990-07-10 | 1992-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства | Способ оценки предела выносливости материала |
RU2234692C1 (ru) * | 2003-06-23 | 2004-08-20 | Беленький Дмитрий Михелевич | Способ определения физического критерия прочности материалов |
US20100299085A1 (en) * | 2006-06-28 | 2010-11-25 | Jan Ture Slycke | Method for indicating fatigue damage of a metal object |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685458C1 (ru) * | 2018-02-13 | 2019-04-18 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Способ определения прочностных свойств низкоуглеродистых сталей |
CN108535105A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-14 | 中国科学院金属研究所 | 一种蠕墨铸铁疲劳强度的预测方法 |
WO2020186315A1 (ru) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Национальная Академия Авиации | Способ определения прочностных свойств тонких полимерных покрытий |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011115672A (ru) | 2012-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zong et al. | Experimental investigation on fatigue crack behavior of bridge steel Q345qD base metal and butt weld | |
RU2476855C2 (ru) | Способ определения предела выносливости низкоуглеродистых низколегированных сталей | |
SAXENA | A model for predicting the effect of frequency on fatigue crack growth behavior at elevated temperature | |
Strzelecki et al. | Analytical models of the SN curve based on the hardness of the material | |
Coughlin et al. | Fatigue testing and analysis of aluminum welds under in-service highway bridge loading conditions | |
Chaves et al. | Stage I crack directions under in-phase axial–torsion fatigue loading for AISI 304L stainless steel | |
Grigorovich et al. | Analysis and optimization of ladle treatment technology of steels processing | |
Macarthur et al. | Construction of measurement uncertainty profiles for quantitative analysis of genetically modified organisms based on interlaboratory validation data | |
RU2584064C1 (ru) | Способ рентгенофлуоресцентного определения содержания примесей конструкционных материалов | |
CN117292772A (zh) | 一种预测金属材料缺口疲劳强度的方法 | |
CN105910921B (zh) | 一种预测dz125合金蠕变曲线的方法 | |
CN106290454A (zh) | 一种测量铸造钛合金β转变温度的方法 | |
Sun et al. | Experimental and analytical investigation of fatigue crack propagation of T‐welded joints considering the effect of boundary condition | |
Kumar et al. | Characterization of crack tip stresses in plane-strain fracture specimens having weld center crack | |
CN111638148B (zh) | 一种测试同类金属材料s-n曲线的方法 | |
Sempruch et al. | Error of fatigue life determinated according to the FITNET method | |
CN105488336A (zh) | 一种测定9Cr铁素体耐热钢硬度不均匀性的方法 | |
RU2354957C1 (ru) | Способ оценки склонности к коррозионному растрескиванию сплавов | |
Hughes et al. | Precision and accuracy of test methods and the concept of K-factors in chemical analysis | |
US2559016A (en) | Method for determining hardenability of steel | |
Zhang et al. | The prediction for fatigue strength in very high cycle regime of high strength steel | |
Strzelecki et al. | Modyfication of selected methods of rapid determination of fatigue characteristics in the range of limited fatigue life | |
Tisza et al. | Formability of high strength sheet metals with special regard to the effect of the influential factors on the forming limit diagrams | |
Cherubini et al. | Hydrogen Embrittlement in Advanced High Strength Steels and Ultra High Strength Steels: a new investigation approach | |
RU2780295C1 (ru) | Способ оценки характера излома металла с использованием нейросетевой классификации и фрактального анализа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130421 |