RU2516391C1 - Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample - Google Patents

Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample Download PDF

Info

Publication number
RU2516391C1
RU2516391C1 RU2012153101/28A RU2012153101A RU2516391C1 RU 2516391 C1 RU2516391 C1 RU 2516391C1 RU 2012153101/28 A RU2012153101/28 A RU 2012153101/28A RU 2012153101 A RU2012153101 A RU 2012153101A RU 2516391 C1 RU2516391 C1 RU 2516391C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
fracture
plastic deformation
zone
under
Prior art date
Application number
RU2012153101/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Симонов
Михаил Юрьевич Симонов
Григорий Сергеевич Шайманов
Луиза Евгеньевна Макарова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2012153101/28A priority Critical patent/RU2516391C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2516391C1 publication Critical patent/RU2516391C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: sample of type 15 according to GOST 9454-78 is used, after damage of the sample by single impact action, using the view of the fracture, they determine extent of viscosity of the investigated material of the sample. Both parts of the sample are divided along the centre in direction from the surface of the fracture along the length of the sample parts. The zone of plastic deformation is investigated under the fracture and into depth of the sample in newly formed surfaces under conditions of flat-deformed development of the crack, and in side surfaces parallel to newly formed ones, under conditions of flatly stressed condition, for this purpose in two parts of the sample they apply prints in the form of paths by an indenter onto investigated surfaces in direction from the surface of the fracture along width and length of the investigated part of the sample, besides, the load value is selected so that deformation is mostly elastic, the pitch between prints and distance between paths are at least three diagonals of the print. Microhardness in prints is identified, the border of the zone of plastic deformation is defined by a transition that separates the microhardness level in the zone of plastic deformation from the level of microhardness of the non-deformed part, and the zone of plastic deformation is defined under the fracture using the formula. In the third part of the sample on investigated surfaces they perform etching in an etching agent, detecting appropriate microstructure in zones of plastic deformation under the fracture and in non-deformed sections under conditions of formation of flatly stressed and flatly deformed conditions, accordingly. The fourth part of the sample is used as a reserve one.
EFFECT: provision of the possibility of complex research of the entire zone of plastic deformation under the fracture in one sample, produced as a result of single impact loading of the sample.
8 dwg

Description

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам определения в образцах после однократного ударного нагружения зон пластического деформирования под изломом, и может быть использовано для оценки изменения свойств в сталях вблизи развивающейся трещины, поэтапно или после разрушения образца, контроля причин разрушения изделия и при диагностике в технической экспертизе.The invention relates to the field of materials science, in particular to methods for determining zones of plastic deformation under a fracture in a specimen after a single shock loading, and can be used to assess changes in properties in steels near a developing crack, stepwise or after fracture of a specimen, control of the causes of product failure and diagnostics in technical expertise.

Известен способ определения глубины пластических зон под поверхностью излома (Г.В.Клевцов, Л.Р.Ботвина, Н.А.Клевцова, Л.В.Лимарь. Фрактодиагностика разрушения металлических материалов и конструкций. М., 2007 г., с.135-136), заключающийся в том, что исследуют одну половину образца с изломом после его разрушения. Для этого предварительно готовят шлиф на поверхности, расположенной нормально к поверхности излома. Удаляют с поверхности шлифа химическим травлением наклепанный слой, предварительно защитив излом от травления. Затем проводят последовательное рентгенографирование поверхности шлифа в направлении от поверхности излома вглубь образца. Перемещают шлиф относительно рентгеновского пучка с минимальным шагом, равным половине размера облучаемой области в направлении перемещения. О глубине пластических зон (зон пластического деформирования) судят по изменению ширины дифракционной линии или по размытию рефлексов при микропучковой съемке. При этом получают достаточное количество экспериментальных точек, необходимых для построения кривой: «ширина линии - расстояние от поверхности излома».A known method for determining the depth of plastic zones under the surface of the fracture (G.V. Klevtsov, L.R. Botvina, N.A. Klevtsova, L.V. Limar. Fractodiagnostics of fracture of metal materials and structures. M., 2007, p. 135-136), which consists in the fact that they examine one half of the sample with a fracture after its destruction. For this, a thin section is preliminarily prepared on a surface normal to the fracture surface. The riveted layer is removed from the surface of the thin section by chemical etching, having previously protected the kink from etching. Then conduct sequential radiography of the surface of the section in the direction from the surface of the fracture into the interior of the sample. The thin section is moved relative to the x-ray beam with a minimum step equal to half the size of the irradiated region in the direction of movement. The depth of plastic zones (zones of plastic deformation) is judged by the change in the width of the diffraction line or by the blurring of reflexes during microbeam photography. At the same time, a sufficient number of experimental points necessary for constructing the curve is obtained: “line width is the distance from the fracture surface”.

Недостатками известного способа являются: наличие погрешностей метода рентгеноструктурного анализа, т.е. погрешностей, связанных с расчетом ширины дифракционной линии, с шириной облучаемой области в направлении перемещения шлифа, с наличием градиента деформации материала в направлении съемки, со смещением шлифа от плоскости фокусировки дифрактометра, с выбором начала отсчета распространения трещины от поверхности излома вглубь образца. При этом выбор начала отсчета распространения трещины от поверхности излома вглубь образца связан с погрешностями графического нахождения точки перехода кривой: «ширина линии - толщина стравленного слоя на горизонтальное плато» при использовании линейных координат или точки перелома этой кривой при использовании полулогарифмических координат. К тому же химическое травление шлифа перед рентгенографированием поверхности привносит погрешности, связанные с выборочным вытравливанием структурных составляющих, с изменением напряженно-деформированного состояния исследуемого шлифа (сжатием, растяжением).The disadvantages of this method are: the presence of errors in the method of x-ray analysis, i.e. errors associated with the calculation of the width of the diffraction line, with the width of the irradiated region in the direction of movement of the section, with the presence of a gradient of deformation of the material in the direction of shooting, with the shift of the section from the focus plane of the diffractometer, with the choice of the origin of the crack propagation from the fracture surface deep into the sample. In this case, the choice of the origin of the crack propagation from the fracture surface deep into the specimen is associated with errors in the graphical finding of the transition point of the curve: “line width is the thickness of the etched layer on a horizontal plateau” when using linear coordinates or the break point of this curve when using semilogarithmic coordinates. In addition, chemical etching of a thin section before radiography of the surface introduces errors associated with selective etching of structural components, with a change in the stress-strain state of the studied thin section (compression, stretching).

Поскольку съемку ведут пошагово, исходя из возможностей рентгенографического способа, то сложно определить границу распространенности пластического деформирования, площадь, занимаемую этой зоной и условия развития трещины (плосконапряженное (ПН) или плоскодеформируемое (ПД)).Since the shooting is carried out step by step, based on the capabilities of the X-ray method, it is difficult to determine the boundary of the prevalence of plastic deformation, the area occupied by this zone and the conditions for the development of a crack (plane-stress (PN) or plane-deformable (PD)).

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки размеров зоны пластической деформации (Е.А.Кривоносова. Оценка размеров зоны повышенной пластической деформации при усталостном разрушении металла сварного шва. Ж. «Машиностроение, материаловедение» (Вестник ПНИПУ), том 14, №2, 2012 г., с.71-76), заключающийся в том, что для исследования изготавливают образец Шарпи ГОСТ 9458-78, тип 14. Разрушают его однократным ударным воздействием для получения двух частей из этого образца, фиксируют одну из частей в оправке. На кромку разрушения образца на расстоянии 0,1 мм от края излома наносят серию отпечатков индентором (на приборе ПМТ-3), с нагрузкой 5 г, с шагом 0,1 мм по длине трещины и с шагом 0,05 мм - перпендикулярно трещине. Определяют микротвердость в отпечатках зоны пластического деформирования на кромке разрушения образца. Исследования зоны повышенной пластичности проводят только на боковой поверхности образца, т.е. сформированной в условиях ПН состояния развития трещины методом микротвердости. Данный способ принят за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention by the totality of features is a method for assessing the size of the plastic deformation zone (E. A. Krivonosova. Estimating the size of the zone of increased plastic deformation during fatigue failure of the weld metal. J. "Engineering, materials science" (Vestnik PNIPU) , volume 14, No. 2, 2012, p. 71-76), which consists in the fact that a Charpy specimen GOST 9458-78, type 14, is made for the study. It is destroyed by a single impact to obtain two parts from this specimen, fix ruyut one of the pieces in a jig. A series of fingerprints is applied to the fracture edge of the sample at a distance of 0.1 mm from the edge of the fracture (on the PMT-3 device), with a load of 5 g, with a step of 0.1 mm along the length of the crack and with a step of 0.05 mm perpendicular to the crack. Microhardness is determined in the imprints of the plastic deformation zone at the edge of the fracture of the sample. Studies of the zone of increased ductility are carried out only on the side surface of the sample, i.e. formed under the conditions of ST of the state of crack development by microhardness. This method is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения - изготовление образца по ГОСТ 9454-78 для исследования; разрушение его однократным ударным воздействием с получением двух частей; приготовление микрошлифа; нанесение на исследуемую поверхность отпечатков под нагрузкой индентором с образованием дорожки из отпечатков по длине трещины и перпендикулярно поверхности излома с определенным шагом; определение микротвердости в отпечатках; определение глубины зоны пластической деформации.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention is the manufacture of a sample according to GOST 9454-78 for research; destruction by a single impact with obtaining two parts; microsection preparation; drawing on the test surface of the fingerprints under load by the indenter with the formation of a track of fingerprints along the length of the crack and perpendicular to the surface of the fracture with a certain step; determination of microhardness in prints; determination of the depth of the zone of plastic deformation.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что он не позволяет получить точные сравнительные данные о микротвердости в исследуемой зоне и недеформированной части образца вследствие того, что исследования зоны повышенной пластичности проводят только на боковой поверхности образца, т.е. сформированной в условиях ПН состояния развития трещины методом микротвердости; при нагрузке индентирования - 5 г возрастает коэффициент вариации измеренных значений микротвердости и способ ограничен определением микротвердости под изломом только на кромке. Также недостатком является сложность способа из-за того, что материал для сравнения, т.е. недеформированный готовят в виде отдельного образца или используют характерное среднее значение микротвердости при оценке деформируемой зоны, взятое для этой стали из литературных источников; структурное состояние определяют также на других отдельных образцах в его исходном состоянии. Кроме того, определяют не всю зону пластической деформации (З.П.Д.), а только «зону повышенной пластической деформации», т.е. отдельно выбранные участки. Таким образом, оценку размера этой зоны проводят, ограничиваясь только данными двух участков поверхности: участка максимального упрочнения по глубине у вершины трещины и участка в месте ускоренного развития трещины, что снижает информативность исследования. Известным способом невозможно оценить качественно реально сформированную зону пластического деформирования, ее размера и площадь, а также установить границу раздела зоны пластического деформирования и недеформированного состояния исследуемого материала.A disadvantage of the known method adopted for the prototype is that it does not allow to obtain accurate comparative data on microhardness in the studied area and undeformed part of the sample due to the fact that studies of the zone of increased ductility are carried out only on the side surface of the sample, i.e. the state of crack development formed under the conditions of ST by the microhardness method; when the indentation load is 5 g, the coefficient of variation of the measured microhardness values increases and the method is limited to determining the microhardness under a kink only at the edge. Another disadvantage is the complexity of the method due to the fact that the material for comparison, i.e. undeformed is prepared as a separate sample or the characteristic average microhardness is used to evaluate the deformable zone, taken for this steel from literary sources; the structural state is also determined on other individual samples in its initial state. In addition, it is not the entire zone of plastic deformation (Z.P.D.) that is determined, but only the "zone of increased plastic deformation", i.e. separately selected sites. Thus, the size of this zone is estimated, being limited only by the data of two surface sections: the section of maximum hardening in depth at the crack tip and the section at the site of accelerated crack development, which reduces the information content of the study. In a known manner it is impossible to evaluate a qualitatively really formed zone of plastic deformation, its size and area, and also to establish the interface between the zone of plastic deformation and the undeformed state of the material under study.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, повышение точности, информативности и упрощение способа.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities, improving the accuracy, information content and simplification of the method.

Техническим результатом является обеспечение возможности комплексного исследования на одном образце всей зоны пластического деформирования под изломом, полученной в результате однократного ударного нагружения образца.The technical result is the possibility of a comprehensive study on one sample of the entire zone of plastic deformation under a fracture, obtained as a result of a single shock loading of the sample.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе определения зоны пластической деформации под изломом в образце, заключающемся в изготовлении образца по ГОСТ 9454 - 78 для исследования, разрушении его однократным ударным воздействием с получением двух частей, приготовлении микрошлифа, нанесении на исследуемую поверхность отпечатков под нагрузкой индентором с образованием дорожки из отпечатков по длине трещины и перпендикулярно поверхности излома с определенным шагом, определении микротвердости в отпечатках и глубины зоны пластической деформации, согласно изобретению в качестве образца для исследования используют образец типа 15, после разрушения образца по виду излома определяют степень вязкости исследуемого материала образца, затем обе части образца делят по центру в направлении от поверхности излома вдоль длины частей образца, исследуют зону пластической деформации под изломом и вглубь образца во вновь образовавшихся поверхностях в условиях плоскодеформированного состояния развития трещины, а в боковых поверхностях, параллельных вновь образовавшимся, исследуют в условиях плосконапряженного состояния, для этого на исследуемых частей образца изготавливают микрошлиф, в двух частях образца на исследуемые поверхности в направлении от поверхности излома по ширине и длине исследуемой части образца наносят отпечатки в виде дорожек индентором с одинаковой в пределах одной поверхности нагрузкой или в первой и второй частях образца для нанесения отпечатков на исследуемые поверхности выбирают разные нагрузки, причем величину нагрузки выбирают таким образом, чтобы деформация при индентировании была преимущественно упругой, шаг между отпечатками и расстояние между дорожками были не менее трех диагоналей отпечатка, определяют микротвердость в отпечатках, определяют границу зоны пластического деформирования по переходу, отделяющему уровень микротвердости в зоне пластического деформирования от уровня микротвердости недеформированной части и определяют зону пластического деформирования под изломом по формуле:The problem was solved due to the fact that in the known method for determining the zone of plastic deformation under kink in a sample, which consists in manufacturing a sample in accordance with GOST 9454 - 78 for research, its destruction by a single impact action to obtain two parts, preparation of a microsection, application to the test surface fingerprints under load by the indenter with the formation of a track of fingerprints along the length of the crack and perpendicular to the fracture surface with a certain step, determining the microhardness in the fingerprints and depths In the plastic deformation zones, according to the invention, a type 15 sample is used as a test sample, after fracture of the sample, the degree of viscosity of the sample material to be studied is determined by fracture, then both parts of the sample are centered in the direction from the fracture surface along the length of the sample parts, the plastic zone is examined deformations under a kink and deep into a specimen in newly formed surfaces under conditions of a plane-deformed state of crack development, and in lateral surfaces parallel to the newly formed specimen When they are rounded, they are examined under the conditions of a plane-stressed state, for this purpose a microsection is made, in two parts of the sample, tracks are printed in the form of tracks by an indenter with the same load on the same surface as the indenter along the width and length of the test part of the sample, or in the first and second parts of the sample, different loads are selected for applying prints on the surfaces to be studied, and the load value is selected so that the deformation at and the indentation was predominantly elastic, the step between the prints and the distance between the tracks were at least three diagonals of the print, microhardness in the prints was determined, the boundary of the plastic deformation zone was determined by the transition separating the microhardness in the plastic deformation zone from the microhardness of the undeformed part, and the plastic deformation zone under kink according to the formula:

З.П.Д.=S/S0,Z.P.D. = S / S 0 ,

где: З.П.Д. - зона пластического деформирования под изломом;where: Z.P.D. - a zone of plastic deformation under a kink;

S - площадь, занимаемая пластическим деформированием под изломом после разрушения образца, развития трещины, у вершины трещины и т.д.;S is the area occupied by plastic deformation under a kink after fracture of a sample, development of a crack, at the apex of a crack, etc .;

S0 - площадь исследуемой поверхности, в третьей части образца, на исследуемых поверхностях, проводят травление в травителе, выявляющем соответствующую микроструктуру в зонах пластического деформирования под изломом и в недеформированных участках в условиях формирования плосконапряженного и плоскодеформированного состояний соответственно, а четвертую часть образца используют в качестве резервной.S 0 is the area of the test surface, in the third part of the sample, on the test surfaces, etching is carried out in the etchant, revealing the corresponding microstructure in the areas of plastic deformation under a fracture and in undeformed areas under the conditions of formation of plane-stressed and plane-deformed states, respectively, and the fourth part of the sample is used as backup.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - используют в качестве образца для исследования образец типа 15; определяют степень вязкости исследуемого материала образца после разрушения образца по виду излома; делят обе части образца пополам в направлении от поверхности излома вдоль длины частей образца; исследуют зону пластической деформации под изломом и вглубь образца во вновь образовавшихся поверхностях в условиях плоскодеформированного состояния развития трещины, а в боковых поверхностях, параллельных вновь образовавшимся, в условиях плосконапряженного состояния; изготавливают микрошлиф на вновь образовавшихся поверхностях частей образца и боковых поверхностях, параллельных им; наносят в двух частях образца на вновь образовавшиеся и боковые поверхности в направлении от поверхности излома по ширине и длине исследуемой части образца отпечатки в виде дорожек индентором с одинаковой в пределах одной поверхности нагрузкой или в первой и второй частях образца для нанесения отпечатков на исследуемые поверхности выбирают разные нагрузки; выбирают величину нагрузки таким образом, чтобы деформация при индентировании была преимущественно упругой, шаг между отпечатками и расстояние между дорожками были не менее трех диагоналей отпечатка; определяют микротвердость в отпечатках; определяют границу З.П.Д. по переходу, отделяющему уровень микротвердости в З.П.Д. от уровня микротвердости недеформированной части; определяют зону пластического деформирования под изломом по вышеуказанной формуле; проводят в третьей части образца на вновь образовавшейся и боковой поверхностях травление в соответствующем травителе, выявляющем микроструктуру в зонах пластического деформирования под изломом и в недеформированных участках в условиях формирования ПН и ПД соответственно; четвертую часть образца используют в качестве резервной.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype - use as a sample for research a sample of type 15; determine the degree of viscosity of the test material of the sample after fracture of the sample by the type of fracture; divide both parts of the sample in half in the direction from the fracture surface along the length of the parts of the sample; investigate the zone of plastic deformation under a kink and deep into the specimen in the newly formed surfaces under the conditions of a plane-deformed state of crack development, and in the lateral surfaces parallel to the newly formed, under the conditions of a plane-stressed state; a microsection is made on the newly formed surfaces of the parts of the sample and the side surfaces parallel to them; in two parts of the sample are applied to the newly formed and lateral surfaces in the direction from the fracture surface along the width and length of the investigated part of the sample, prints in the form of tracks by an indenter with the same load within the same surface or in the first and second parts of the sample, different prints are applied load; choose the load value so that the deformation during indentation is predominantly elastic, the step between the prints and the distance between the tracks are at least three diagonals of the print; determine the microhardness in the prints; define the boundary of Z.P.D. on the transition separating the microhardness level in Z.P.D. from the microhardness level of the undeformed part; determine the zone of plastic deformation under kink according to the above formula; etching is carried out in the third part of the sample on the newly formed and lateral surfaces in the corresponding etching agent, which reveals the microstructure in the plastic deformation zones under the fracture and in undeformed regions under the conditions of the formation of PN and PD, respectively; the fourth part of the sample is used as a backup.

Использование для исследования одного образца, изготовленного по ГОСТ 9454-78 типа 15, на различных поверхностях его комплекса независимых методов исследования позволит упростить способ и повысить качество оценки состояния зоны, с измененными свойствами под изломом, т.е. зоны пластического деформирования.The use of a single sample, made according to GOST 9454-78 of type 15, on various surfaces of its complex of independent research methods for research will simplify the method and improve the quality of assessing the state of the zone with changed properties under a break, i.e. plastic deformation zones.

Определение степени вязкости исследуемого материала образца после разрушения по виду излома позволит определиться с нагрузкой на индентор при последующем измерении микротвердости.Determining the degree of viscosity of the studied material of the sample after fracture by the type of fracture will determine the load on the indenter in the subsequent measurement of microhardness.

Деление обеих частей разрушенного образца вдоль длины, по центру с получением для исследования З.П.Д. из образца уже четырех частей позволит повысить точность предлагаемого способа и расширить его технологические возможности. В одном образце для исследования имеем: две поверхности излома, четыре поверхности, вновь образованные при разделении первых двух частей по центру вдоль образца, и четыре боковые поверхности, параллельные вновь образованным поверхностям.The division of both parts of the destroyed sample along the length, in the center with obtaining for the study of Z.P.D. from a sample of already four parts will improve the accuracy of the proposed method and expand its technological capabilities. In one research sample, we have: two fracture surfaces, four surfaces newly formed when the first two parts are separated in the center along the sample, and four side surfaces parallel to the newly formed surfaces.

Проведение исследований и оценка З.П.Д., сформированной как в условиях ПД состояния на вновь образованных поверхностях, так и в условиях ПН состояния развития трещины на боковых поверхностях частей образца, позволит также повысить точность предлагаемого способа и расширить его технологические возможности.Research and evaluation of Z.P.D., formed both under conditions of PD state on newly formed surfaces, and under conditions of PN state of crack development on the side surfaces of sample parts, will also improve the accuracy of the proposed method and expand its technological capabilities.

Предварительная подготовка всех исследуемых поверхностей (шлифовка и полировка) позволит упростить и ускорить процесс комплексного исследования зоны пластического деформирования в образце.Preliminary preparation of all surfaces under study (grinding and polishing) will simplify and accelerate the process of a comprehensive study of the plastic deformation zone in the sample.

Нанесение в двух частях образца на вновь образовавшиеся и боковые поверхности в направлении от поверхности излома по ширине и длине исследуемой части образца, с полным охватом недеформированной части образца, отпечатков в виде дорожек индентором с одинаковой в пределах одной поверхности нагрузкой позволит получить данные о размерах и форме З.П.Д. и повысить информативность способа.Drawing in two parts of the sample on the newly formed and lateral surfaces in the direction from the fracture surface along the width and length of the studied part of the sample, with full coverage of the undeformed part of the sample, tracks indenter tracks with the same load within the same surface will allow to obtain data on size and shape Z.P.D. and increase the information content of the method.

Для более точного определения границы З.П.Д. в первой и второй частях образца на исследуемые поверхности для нанесения отпечатков выбирают разные нагрузки. Это позволяет сравнить полученную информацию и уточнить геометрические параметры определяемой зоны.For a more accurate definition of the boundary of Z.P.D. in the first and second parts of the sample, different loads are selected for applying prints to the surfaces to be examined. This allows you to compare the information received and clarify the geometric parameters of the defined zone.

Дорожки формируют из отпечатков с шагом между отпечатками и расстоянием между дорожками в зависимости от предъявляемой к методу точности определения параметров З.П.Д., но не менее трех диагоналей отпечатка.Tracks are formed from fingerprints in increments between fingerprints and the distance between tracks, depending on the accuracy of determining the Z.P.D. parameters, but not less than three diagonals of the fingerprint.

Информация, полученная заявленным способом по двум частям образца, позволит с большой точностью провести непрерывную границу зоны пластической зоны, определить площадь, занимаемую этой зоной и недеформированной частью поверхности, в зависимости от вязкости исследуемого материала. З.П.Д. является критерием кинетики разрушения исследуемого материала, которую определяют из отношения S - площади, занимаемой пластической деформацией под изломом после разрушения образца, развития трещины, у вершины трещины и т.д, к S0 - площади исследуемой поверхности.The information obtained by the claimed method in two parts of the sample will allow with great accuracy to draw a continuous boundary of the zone of the plastic zone, to determine the area occupied by this zone and the undeformed part of the surface, depending on the viscosity of the investigated material. Z.P.D. is a criterion of the kinetics of destruction of the material under study, which is determined from the ratio S - the area occupied by plastic deformation under the fracture after fracture of the sample, the development of a crack, at the tip of the crack, etc., to S 0 - the area of the surface under study.

Проведение в третьей части образца на вновь образовавшейся и боковой поверхностях травления в соответствующем травителе, выявляющем микроструктуру, дислокации и т.д. или и то и другое, локализуя участки травления в соответствии с данными, полученными ранее по микротвердости и излому, как в исследуемой зоне пластического деформирования, так и на участках с исходной, недеформированной структурой, позволит уточнить причину изменения материала под изломом, происходящую в процессе ударного воздействия на образец у вершины трещины, но и в зоне ее развития.Carrying out in the third part of the sample on the newly formed and lateral etching surfaces in the corresponding etchant, revealing the microstructure, dislocations, etc. or both, localizing the etching sites in accordance with the data obtained earlier on microhardness and kink, both in the studied zone of plastic deformation and in the areas with the initial, undeformed structure, it will make it possible to clarify the reason for the change in material under kink occurring during the shock impact on the sample at the top of the crack, but also in the zone of its development.

Использование четвертой части образца в качестве резервной позволит уточнить или сравнить качество исследований при проведении арбитражных оценок состояния материала, причин разрушения.Using the fourth part of the sample as a reserve will allow clarifying or comparing the quality of research during the arbitration assessments of the state of the material, the causes of destruction.

Этапы осуществления способа и варианты получаемых результатов представлены на фиг.1-8:The stages of the method and options for the results are presented in figures 1-8:

на фиг.1 показан образец, используемый в исследовании, выполненный по ГОСТ 9454-78;figure 1 shows the sample used in the study, made in accordance with GOST 9454-78;

на фиг.2 показано образование двух частей с изломом на торцевой поверхности после разрушения образца;figure 2 shows the formation of two parts with a kink on the end surface after the destruction of the sample;

на фиг.3 показано получение четырех частей образца для исследования зоны пластического деформирования под изломом, сформированной в условиях ПН и ПД состояний в период развития трещины, а также определения степени вязкости излома и структурного состояния этих поверхностей;figure 3 shows the receipt of four parts of the sample for the study of the zone of plastic deformation under a fracture formed in the conditions of PN and PD states during the crack development period, as well as determining the degree of fracture viscosity and the structural state of these surfaces;

на фиг.4 показана схема нанесения отпечатков индентором на исследуемую поверхность;figure 4 shows a diagram of the prints of the indenter on the test surface;

на фиг.5 показаны возможные варианты формообразования зоны пластической деформации под поверхностью излома в зависимости от вязкости образца;figure 5 shows possible options for the formation of the zone of plastic deformation under the surface of the fracture, depending on the viscosity of the sample;

на фиг.6 - схема распределения микротвердости по направлению вглубь образца от поверхности разрушения (под изломом);Fig.6 is a diagram of the distribution of microhardness in the direction deep into the sample from the fracture surface (under a kink);

на фиг.7 показаны зоны пластической деформации для образцов стали 09Г2С после закалки и отпуска 200°С и 600°С;Fig.7 shows the zone of plastic deformation for samples of steel 09G2S after quenching and tempering 200 ° C and 600 ° C;

на фиг.8 представлены графики распределения микротвердости вне З.П.Д. и в З.П.Д. для закаленной и отпущенной стали 09Г2С.on Fig presents graphs of the distribution of microhardness outside Z.P.D. and in Z.P.D. for hardened and tempered steel 09G2S.

Способ осуществляется следующим образом. Для исследования зоны пластической деформации в условиях плоской деформации изготавливают образец из металла типа 15 по ГОСТ 9454-78 (фиг.1). Проводят динамические испытания образца на маятниковом копре КМ-30. Исследуют части разрушенных образцов (фиг.2, фиг 3) с определением зоны пластического деформирования (З.П.Д.) под изломом. Для этого в обеих частях образца (фиг.2) вначале проводят исследования поверхности излома (поверхность А, фиг.2) для определения степени вязкости исследуемого материала (визуально, качественная оценка) для того, чтобы сориентироваться на втором этапе исследования: какую нагрузку на индентор взять при определении микротвердости, какие шаги в дорожках из отпечатков и расстояние между дорожками следует брать.The method is as follows. To study the zone of plastic deformation under conditions of plane deformation, a sample is made of metal of type 15 according to GOST 9454-78 (figure 1). Dynamic tests of the sample are carried out on a pendulum head KM-30. Part of the destroyed samples is examined (FIG. 2, FIG. 3) with the determination of the zone of plastic deformation (ZPD) under a kink. To do this, in both parts of the sample (Fig. 2), first, the fracture surface is studied (surface A, Fig. 2) to determine the degree of viscosity of the test material (visually, qualitative assessment) in order to orientate itself at the second stage of the study: what is the load on the indenter when determining microhardness, what steps in tracks from prints and the distance between tracks should be taken.

После этого обе части разрушенного образца разрезают по центру вдоль (по длине каждой части) на электроэрозионном станке Eco Cut фирмы Electronica (1, 2, 3, 4, фиг.3). Получают четыре части образца, в каждой из которых для исследования имеются вновь образовавшаяся поверхность (поверхности Б, фиг.3), в которой сформировалась зона с измененными свойствами (З.П.Д.) под поверхностью излома в условиях плоскодеформированного (ПД) состояния от вершины стартующей динамической трещины и вглубь, а также боковая поверхность (поверхность В, фиг.3), плоскопараллельная - к вновь образовавшейся поверхности, на которой З.П.Д. сформировалась в условиях плосконапряженного (ПН) состояния развития трещины.After that, both parts of the destroyed sample are cut in the center along (along the length of each part) on the Electronic Cut EDM machine (1, 2, 3, 4, Fig. 3). Four parts of the sample are obtained, in each of which for research there is a newly formed surface (surface B, Fig. 3), in which a zone with altered properties (ZPD) is formed under the fracture surface under conditions of a plane-deformed (PD) state from tops of the starting dynamic crack and in depth, as well as the lateral surface (surface B, Fig. 3), plane-parallel to the newly formed surface, on which Z.P.D. formed under conditions of plane stress (ST) state of crack development.

Получают, кроме поверхности излома, дополнительно восемь поверхностей для определения З.П.Д. под изломом после разрушения образца. Для этого предварительно готовят поверхности: шлифуют и полируют их.In addition to the fracture surface, eight additional surfaces are obtained for determining Z.P.D. under kink after fracture of the sample. To do this, pre-prepare the surface: grind and polish them.

На двух из четырех частях образца проводят в каждом на обеих поверхностях (Б и В поверхности - вновь образовавшейся и боковой соответственно) исследования по определению границы З.П.Д. (фиг.7), площади, занимаемой этой зоной методом микротвердости (фиг.4). Для каждой части принимают постоянные параметры измерения микротвердости (нагрузку, шаг между отпечатками, расстояние между дорожками отпечатков).On two of the four parts of the sample, studies are carried out in each on both surfaces (B and C of the surface - the newly formed and lateral, respectively) studies to determine the boundaries of Z.P.D. (Fig.7), the area occupied by this zone by the microhardness method (Fig.4). For each part, constant microhardness measurement parameters (load, step between prints, distance between tracks of prints) are adopted.

Величину нагрузки берут исходя из того, что при выбранной нагрузке деформация материала образца должна носить в основном упругий характер, т.е. в пределах от 20 до 100 г., т.к. при нагрузке менее 20 г велик коэффициент вариации измеряемых значений микротвердости, а при нагрузке более 100 г деформация материала при индентировании носит в основном неупругий характер.The load value is taken on the basis that, at the selected load, the deformation of the sample material should be mainly elastic, i.e. in the range from 20 to 100 g. at a load of less than 20 g, the coefficient of variation of the measured values of microhardness is large, and at a load of more than 100 g, the deformation of the material during indentation is mainly inelastic.

Полированные поверхности этих двух частей образцов подвергают испытаниям. Для этого от поверхности излома вдоль всей ширины и длины исследуемой части образца на поверхности под нагрузкой наносят отпечатки индентором Виккерса или используют автоматизированный твердомер Dura-Scan 70 фирмы Emco-Test рядами (фиг.4). Образуют дорожки из отпечатков с заданными шагом между отпечатками и расстоянием между дорожками.The polished surfaces of these two parts of the samples are tested. To do this, from the fracture surface along the entire width and length of the investigated part of the sample on the surface under load, prints are made by a Vickers indenter or an automated Dura-Scan 70 hardness tester from Emco-Test is used in rows (Fig. 4). Form tracks from prints with a given step between the prints and the distance between the tracks.

Возможно в первой и второй частях образца для нанесения отпечатков на исследуемые поверхности выбирать разные нагрузки.It is possible to select different loads in the first and second parts of the sample for applying prints to the surfaces under investigation.

После этого измеряют микротвердость в каждом отпечатке. Выявляют границу З.П.Д. (фиг.7) по переходу, отделяющему уровень микротвердости в З.П.Д. от уровня микротвердости недеформированной части. Граница позволяет обнаружить степень распространения зоны под изломом, характеризующую степень вязкости исследуемого материала в зависимости от предыстории образца (термической, механической и других видов обработки и их влияния на трещиностойкость).After that, microhardness is measured in each print. The border of Z.P.D. (Fig. 7) along the transition separating the microhardness level in Z.P.D. from the level of microhardness of the undeformed part. The boundary makes it possible to detect the degree of propagation of the zone under the fracture, which characterizes the degree of viscosity of the material under study, depending on the history of the sample (thermal, mechanical, and other types of processing and their effect on crack resistance).

Затем рассчитывают площадь, занимаемую этой зоной. В сравнении с площадью недеформированной части поверхности получают критерий кинетики разрушения материала, что расширяет технологические возможности способа изначально, с учетом того, что с двух поверхностей (вновь образованных резкой образца по центру) двух частей получают точную информацию о З.П.Д., сформированной в условиях плоскодеформированного состояния, и соответственно с двух других (боковых) поверхностей получают значительно более точную информацию о З.П.Д., сформированной в условиях плосконапряженного состояния развития и разрушения этой же трещины. Выделяя границу раздела зоны пластического деформирования на фоне недеформированной части образца, получают картину в виде определенной формы. На фиг.5 представлены возможные формы З.П.Д., которые показаны в порядке уменьшения пластичности материала.Then calculate the area occupied by this zone. Compared with the area of the undeformed part of the surface, the criterion of the kinetics of material destruction is obtained, which expands the technological capabilities of the method initially, taking into account the fact that from two surfaces (newly formed by cutting in the center of the sample) the two parts receive accurate information about Z.P.D. in the conditions of a plane-deformed state, and, accordingly, from two other (side) surfaces, significantly more accurate information is obtained about Z.P.D., formed under conditions of a plane-stressed state of development and p destruction of the same crack. Highlighting the interface of the plastic deformation zone against the background of the undeformed part of the sample, a picture is obtained in the form of a certain shape. Figure 5 presents the possible forms of ZPD, which are shown in order of decreasing ductility of the material.

Третью часть образца исследуют путем травления обеих полированных (вновь образовавшейся и боковой) поверхностей с выявлением на них микроструктуры. При этом получают дополнительные сведения о структурном состоянии уже исследуемых методом микротвердости поверхностей первых двух частей образцов З.П.Д. и микроструктуре, выявленной на недеформируемой части поверхности.The third part of the sample is examined by etching both polished (newly formed and lateral) surfaces with revealing the microstructure on them. In this case, additional information is obtained about the structural state of the surfaces of the first two parts of the samples already studied by the microhardness method Z.P.D. and microstructure revealed on the non-deformable part of the surface.

Четвертую часть образца используют в качестве резервной для проведения параллельных исследований независимыми методами, позволяющими сравнить полученные данные. The fourth part of the sample is used as a backup for conducting parallel studies by independent methods that allow comparison of the obtained data.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Для исследования зоны пластической деформации (З.П.Д.) в условиях плоской деформации (ПД) готовят серии образцов (тип 15) по ГОСТ 9458-78 с относительной длиной усталостной трещины λ=0,45 из листовой стали 09Г2 С (см. фиг.1). Проводят закалку (925°С, охлаждение - вода). Проводят отпуск при температурах 200°С, 400°С и 600°С, в течение 2 часов для каждой серии образцов.To study the zone of plastic deformation (Z.P.D.) under conditions of plane deformation (PD), a series of samples (type 15) is prepared according to GOST 9458-78 with a relative fatigue crack length λ = 0.45 of 09G2 S steel sheet (see figure 1). Hardening is carried out (925 ° С, cooling - water). Spend vacation at temperatures of 200 ° C, 400 ° C and 600 ° C, for 2 hours for each series of samples.

Проводят испытание образцов на маятниковом копре КМ-30, которые приводят к мгновенному развитию трещин и разрушению образцов. При этом образцы делятся на две части (I и II, фиг.2), каждая из которых на одном из торцов имеет излом. Определяют характер излома (хрупкий, вязкий).The samples are tested on a pendulum head KM-30, which lead to the instantaneous development of cracks and fracture of the samples. In this case, the samples are divided into two parts (I and II, figure 2), each of which has a kink on one of the ends. Determine the nature of the fracture (brittle, viscous).

По этой оценке ориентируются параметры дальнейшего действия - нагрузки на индентор при определении микротвердости, шаг дорожки и расстояние между дорожками отпечатков.According to this assessment, the parameters of the further action are oriented - the load on the indenter when determining the microhardness, the track pitch and the distance between the tracks of the prints.

Получают результат: образцы после отпуска 600°С разрушаются под динамическим воздействием как наиболее вязкий материал, а образцы, прошедшие отпуск 200°С - наименее вязкий (см. фиг.7, 8). Следовательно, отпечатки в дальнейшем наносят индентором Виккерса под постоянной нагрузкой 25 г с шагом в дорожках из отпечатков - 45 мкм и 30 мкм соответственно и расстоянием между дорожками - 100 мкм.The result is obtained: samples after tempering at 600 ° С are destroyed under dynamic action as the most viscous material, and samples that have passed tempering at 200 ° С are the least viscous (see Figs. 7, 8). Consequently, the prints are subsequently applied by the Vickers indenter under a constant load of 25 g with a step in the tracks of prints of 45 μm and 30 μm, respectively, and the distance between the tracks is 100 μm.

После оценки характера излома части разрушенного образца разрезают в направлении от излома к противоположному торцу через центр - т.е. пополам вдоль длины образца.After assessing the nature of the fracture, parts of the destroyed sample are cut in the direction from the fracture to the opposite end through the center — i.e. in half along the length of the sample.

Образуется четыре части, в которых проводят комплексное исследование зоны пластического деформирования под изломом в этих частях образца, т.е. зоны, в которой протекают процессы диссипации подводимой энергии с упрочением материала.Four parts are formed in which a comprehensive study of the zone of plastic deformation under a break in these parts of the sample is carried out, i.e. the zone in which the processes of dissipation of the input energy proceed with the hardening of the material.

Перед исследованием на вновь образовавшихся поверхностях от разрезания половинок образца и на боковых поверхностях, параллельных им, готовят микрошлиф.Before research on the newly formed surfaces from cutting the halves of the sample and on the side surfaces parallel to them, prepare a microsection.

На вновь образовавшихся поверхностях в двух частях образца (поверхности 1Б и 2Б, фиг.3) определяют зону пластического деформирования, сформированную в условиях плоскодеформированного состояния (ПД).On the newly formed surfaces in two parts of the sample (surfaces 1B and 2B, Fig. 3), a plastic deformation zone formed under conditions of a plane-deformed state (PD) is determined.

Наносят отпечатки на эти поверхности индентором Виккерса в направлении от поверхности излома к противоположному торцу, т.е. перпендикулярно поверхности излома, которые образуют дорожки (см. фиг.4). После определения микротвердости в каждом отпечатке на поверхности 1Б и 2Б, фиг.3, получают информацию о З.П.Д.: форма зоны пластического деформирования (фиг.7), ее геометрические параметры, распределение микротвердости в зоне (фиг.6).They are imprinted on these surfaces with a Vickers indenter in the direction from the fracture surface to the opposite end, i.e. perpendicular to the surface of the fracture, which form the track (see figure 4). After determining the microhardness in each print on the surface 1B and 2B, Fig.3, get information about ZPD: the shape of the plastic deformation zone (Fig.7), its geometric parameters, the distribution of microhardness in the zone (Fig.6).

Исследование микроструктуры проводили на поверхности 3Б.The study of the microstructure was carried out on surface 3B.

Затем проводят на третьей части образца на аналогичной поверхности (3Б, фиг.3), что и при определении твердости, исследования структурного состояния ранее выявленных зон пластического деформирования по твердости (не показано).Then, they are carried out on the third part of the sample on a similar surface (3B, Fig. 3), which, when determining hardness, studies the structural state of previously identified zones of plastic deformation by hardness (not shown).

По этим данным восстанавливают причинно-следственную связь величин твердости в З.П.Д. с наличием структурных изменений на фоне структуры, выявленной в недеформируемой части исследуемой поверхности (не показано).According to these data, the causal relationship of the hardness values in Z.P.D. is restored. with the presence of structural changes against the background of the structure revealed in the undeformable part of the investigated surface (not shown).

Подбирают травитель и проводят химическое травление поверхности, не допуская разогрева ее, т.к. он приводит к искажению истинного состояния структуры, размера зерна (не показано).Pick the etchant and conduct chemical etching of the surface, not allowing it to be heated, because it leads to a distortion of the true state of the structure, grain size (not shown).

По данным, представленным на кривых зависимостей «микротвердость - расстояние от поверхности излома по длине образца на исследуемой поверхности» (фиг.8), можно получить информацию об уровне микротвердости непосредственно под изломом и по мере удаления от излома вдоль длины и ширины исследуемой поверхности. Очевидно, что микротвердость увеличивается в зоне пластического деформирования с уменьшением вязкости материала (600°С-200°С), независимо от глубины З.П.Д. При этом глубина З.П.Д. уменьшается. Соответственно, с увеличением вязкости этого материала (400°С-600°С) глубина зоны З.П.Д. увеличивается.According to the data presented on the curves “microhardness - distance from the surface of the fracture along the length of the sample on the test surface” (Fig. 8), it is possible to obtain information about the level of microhardness directly below the fracture and as it moves away from the fracture along the length and width of the test surface. It is obvious that microhardness increases in the zone of plastic deformation with a decrease in the viscosity of the material (600 ° С-200 ° С), regardless of the depth of Z.P.D. Moreover, the depth of Z.P.D. decreases. Accordingly, with an increase in the viscosity of this material (400 ° C-600 ° C), the depth of the zone of Z.P.D. increases.

Недеформированная часть поверхности имеет уровень микротвердости на кривых (фиг.8) в виде горизонтальной прямой. Конкретно для этой стали получили зависимости «температура отпуска - микротвердость»:The undeformed part of the surface has a microhardness level on the curves (Fig. 8) in the form of a horizontal line. Specifically, for this steel, the dependences "tempering temperature - microhardness" were obtained:

НVпод изломом в кромке при 400°С = НVнедеформированной части при 200°С, аНV under kink in the edge at 400 ° С = НV of the undeformed part at 200 ° С , and

НVпод изломом в кромке при 600°С = НVнедеформированной части при 400°С.НV under kink in the edge at 600 ° С = НV of undeformed part at 400 ° С.

Если продолжить эту закономерность, то при 800°С НVпод изломом в кромке = НVнедеформированной части при 600°С и т.д.If we continue this pattern, then at 800 ° С НV under a kink in the edge = НV of the undeformed part at 600 ° С , etc.

Относительно глубины З.П.Д. должно быть:Regarding the depth of Z.P.D. should be:

если при 200°С - 0,8 мм, при 400°С - 1,2 мм;if at 200 ° С - 0.8 mm, at 400 ° С - 1.2 mm;

при 600°С - 2 мм, то при 800°С - 6 мм.at 600 ° С - 2 mm, then at 800 ° С - 6 mm.

Таким образом, можно, имея каталог таких зависимостей, прогнозировать твердость в З.П.Д. стали после разрушения исследуемого материала и максимальную глубину деформирования З.П.Д., не испытывая сталь в полном объеме другими режимами термообработки.Thus, it is possible, having a catalog of such dependencies, to predict hardness in Z.P.D. steel after the destruction of the test material and the maximum depth of deformation Z.P.D., without testing the steel in full by other heat treatment modes.

Преимущества заявляемого способа состоят в том, что он позволяет:The advantages of the proposed method are that it allows you to:

- на одном образце проводить комплекс исследований для определения зоны пластического деформирования под изломом в образце;- conduct a set of studies on one sample to determine the zone of plastic deformation under a kink in the sample;

- впервые проводить исследования, на одном и том же образце на разных поверхностях его, зоны пластического деформирования, получая информацию и о твердости этой зоны, и о границе ее распространения под изломом и о форме ее образования, степени вязкости, микроструктурном состоянии в ней и недеформированном участке, причем сформированной в плоскодеформированных условиях развития трещины или в условиях плосконапряженного состояния;- for the first time to conduct research on the same sample on different surfaces of it, the zone of plastic deformation, receiving information about the hardness of this zone and the boundary of its distribution under a kink and the form of its formation, degree of viscosity, microstructural state in it and undeformed a site, moreover, formed in plane-deformed conditions for the development of a crack or in conditions of a plane-stressed state;

- расширить границы исследования, используя простые, доступные методы, уточняющие один другого;- expand the boundaries of the study using simple, affordable methods that clarify each other;

- установить для исследуемой, контролируемой этим способом стали режим термообработки, величину зоны защиты материала от трещинообразования за счет увеличения вязкости термообработкой и дополнительного образования вокруг трещины в материале З.П.Д., приводящего к увеличению твердости материала в этой зоне по сравнению с недеформированной частью при ударном воздействии с образованием зоны наклепа. Двойной эффект, выявляемый заявляемым способом, позволяет однозначно определить причину разрушения стали по величине, форме этой зоны, по расчету отношения площадей деформированной и недеформированной частей на исследуемой поверхности, т.к., имея каталог этих значений, легко установить нарушения конструкционного или технологического характера в изделии. Чем более вязкий материал и больше зона наклепа, т.е. З.П.Д. при развитии трещины в материале, тем трещиностойкость его выше. Следовательно, в случае нарушения этой закономерности, выявленной заявляемым способом, становится очевидна причина «несвоевременного» разрушения изделия. К тому же, способ дополнительно подсказывает технологам-прочнистам, какую предварительную работу необходимо провести однократным ударным действием, чтобы до эксплуатации изделия провести наклеп на заданную глубину, защищающий изделия от трещинообразования и позволяющий минимизировать трещинообразование и развитие трещин в процессе эксплуатации изделий.- set the heat treatment mode for the investigated steel controlled by this method, the value of the zone of protection of the material from cracking due to the increase in viscosity by heat treatment and additional formation around the crack in the material Z.P.D., leading to an increase in the hardness of the material in this zone compared to the undeformed part during impact with the formation of a cold zone. The double effect detected by the claimed method allows us to unambiguously determine the cause of steel destruction by the size, shape of this zone, by calculating the ratio of the areas of the deformed and undeformed parts on the test surface, because, having a catalog of these values, it is easy to establish structural or technological violations in product. The more viscous material and the larger the hardening area, i.e. Z.P.D. with the development of cracks in the material, the higher its crack resistance. Therefore, in case of violation of this pattern identified by the claimed method, the reason for the "untimely" destruction of the product becomes apparent. In addition, the method additionally tells the technologists-strengthists what preliminary work should be carried out with a single impact action, so that before using the product, it can be hardened to a predetermined depth, protecting the products from crack formation and minimizing crack formation and crack development during product operation.

Claims (1)

Способ определения зоны пластической деформации под изломом в образце, заключающийся в изготовлении образца по ГОСТ 9454-78 для исследования, разрушении его однократным ударным воздействием с получением двух частей, приготовлении микрошлифа, нанесении на исследуемую поверхность отпечатков под нагрузкой индентором с образованием дорожки из отпечатков по длине трещины и перпендикулярно поверхности излома с определенным шагом, определении микротвердости в отпечатках и глубины зоны пластической деформации, отличающийся тем, что в качестве образца для исследования используют образец типа 15, после разрушения образца по виду излома определяют степень вязкости исследуемого материала образца, затем обе части образца делят по центру в направлении от поверхности излома вдоль длины частей образца, исследуют зону пластической деформации под изломом и вглубь образца во вновь образовавшихся поверхностях в условиях плоскодеформированного состояния развития трещины, а в боковых поверхностях, параллельных вновь образовавшимся, в условиях плосконапряженного состояния, для этого на исследуемых поверхностях частей образца изготавливают микрошлиф, в двух частях образца на исследуемые поверхности в направлении от поверхности излома по ширине и длине исследуемой части образца наносят отпечатки в виде дорожек индентором с одинаковой в пределах одной поверхности нагрузкой или в первой и второй частях образца для нанесения отпечатков на исследуемые поверхности выбирают разные нагрузки, причем величину нагрузки выбирают таким образом, чтобы деформация при индентировании была преимущественно упругой, шаг между отпечатками и расстояние между дорожками были не менее трех диагоналей отпечатка, определяют микротвердость в отпечатках, определяют границу зоны пластического деформирования по переходу, отделяющему уровень микротвердости в зоне пластического деформирования от уровня микротвердости недеформированной части, и определяют зону пластического деформирования под изломом по формуле:
З.П.Д.=S/S0,
где: З.П.Д. - зона пластического деформирования под изломом;
S - площадь, занимаемая пластическим деформированием под изломом после разрушения образца, развития трещины, у вершины трещины и т.д.;
S0 - площадь исследуемой поверхности,
в третьей части образца, на исследуемых поверхностях, проводят травление в травителе, выявляющем соответствующую микроструктуру в зонах пластического деформирования под изломом и в недеформированных участках в условиях формирования плосконапряженного и плоскодеформированного состояний соответственно, а четвертую часть образца используют в качестве резервной.
The method for determining the zone of plastic deformation under a fracture in a sample, which consists in manufacturing a sample in accordance with GOST 9454-78 for research, breaking it with a single impact to obtain two parts, preparing a microsection, applying fingerprints to the test surface under load with an indenter to form a track of fingerprints along the length cracks and perpendicular to the surface of the fracture with a certain step, determining the microhardness in the prints and the depth of the plastic deformation zone, characterized in that in quality a sample of type 15 is used for research, after fracture of the sample, the degree of viscosity of the sample material to be studied is determined by the shape of the fracture, then both parts of the sample are centered in the direction from the surface of the fracture along the length of the parts of the sample, the zone of plastic deformation under the fracture is examined and deep into the sample in the newly formed surfaces under conditions of a plane-deformed state of crack development, and in lateral surfaces parallel to the newly formed, under conditions of a plane-stressed state, for this and a microsection is made on the surfaces of the sample parts to be studied, in two parts of the sample, tracks are printed on the surfaces to be studied in the direction from the fracture surface along the width and length of the sample part to be studied by an indenter with the same load within the same surface or in the first and second parts of the sample for printing different loads are chosen on the surfaces to be studied, and the load value is chosen so that the deformation during indentation is predominantly elastic, the step between Atoms and the distance between the tracks were not less than three diagonals of the fingerprint, microhardness in the fingerprints was determined, the boundary of the plastic deformation zone was determined by the transition separating the microhardness level in the plastic deformation zone from the microhardness level of the undeformed part, and the plastic deformation zone under the fracture was determined by the formula:
Z.P.D. = S / S 0 ,
where: Z.P.D. - a zone of plastic deformation under a kink;
S is the area occupied by plastic deformation under a kink after fracture of a sample, development of a crack, at the apex of a crack, etc .;
S 0 - the area of the investigated surface,
in the third part of the sample, on the studied surfaces, etching is carried out in the etchant, revealing the corresponding microstructure in the areas of plastic deformation under the fracture and in undeformed areas under the conditions of the formation of plane-stressed and plane-deformed states, respectively, and the fourth part of the sample is used as a reserve.
RU2012153101/28A 2012-12-07 2012-12-07 Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample RU2516391C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153101/28A RU2516391C1 (en) 2012-12-07 2012-12-07 Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153101/28A RU2516391C1 (en) 2012-12-07 2012-12-07 Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2516391C1 true RU2516391C1 (en) 2014-05-20

Family

ID=50778945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153101/28A RU2516391C1 (en) 2012-12-07 2012-12-07 Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2516391C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104237030A (en) * 2014-09-10 2014-12-24 江阴市产品质量监督检验所 Compression creep tester
RU2598972C1 (en) * 2015-06-18 2016-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for evaluating physical-mechanical properties of high-viscosity sheet structural steels
RU2623711C1 (en) * 2016-04-04 2017-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method of viscous and brittle constituents deformation identification in impact bending tests

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU627377A1 (en) * 1977-03-16 1978-10-05 Предприятие П/Я Г-4575 Method of preparing specimens for experimental investigating of plastic deformations
RU2068992C1 (en) * 1991-04-29 1996-11-10 Самарский государственный аэрокосмический университет Method of analysis of structures of metals and alloys
RU2169357C2 (en) * 1998-11-05 2001-06-20 Тюрин Валерий Александрович Method determining plastic component of deformation with brittle destruction during impact bending test
US6543273B1 (en) * 1999-08-17 2003-04-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Efficient use of metallic materials for dynamic tear testing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU627377A1 (en) * 1977-03-16 1978-10-05 Предприятие П/Я Г-4575 Method of preparing specimens for experimental investigating of plastic deformations
RU2068992C1 (en) * 1991-04-29 1996-11-10 Самарский государственный аэрокосмический университет Method of analysis of structures of metals and alloys
RU2169357C2 (en) * 1998-11-05 2001-06-20 Тюрин Валерий Александрович Method determining plastic component of deformation with brittle destruction during impact bending test
US6543273B1 (en) * 1999-08-17 2003-04-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Efficient use of metallic materials for dynamic tear testing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104237030A (en) * 2014-09-10 2014-12-24 江阴市产品质量监督检验所 Compression creep tester
RU2598972C1 (en) * 2015-06-18 2016-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for evaluating physical-mechanical properties of high-viscosity sheet structural steels
RU2623711C1 (en) * 2016-04-04 2017-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method of viscous and brittle constituents deformation identification in impact bending tests

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109163990B (en) Method for measuring initiation life of axial-loading high-cycle fatigue crack
CN108603822B (en) Measurement of material properties under local tensile stress by contact mechanics
EP2772746B1 (en) Component fracture evaluation device, component fracture evaluation method, and computer program
Jezernik et al. Numerical modelling of fatigue crack initiation and growth of martensitic steels
Choung et al. Failure strain formulation via average stress triaxiality of an EH36 high strength steel
Tu et al. Fatigue crack propagation behavior of high-strength steel under variable amplitude loading
RU2516391C1 (en) Method to determine area of plastic deformation under fracture in sample
Lorenzino et al. Grain size effects on notch sensitivity
CN110595908A (en) High-temperature ductility crack quasi-in-situ test method for nickel-based alloy welding material
Santus et al. Torsional-loaded notched specimen fatigue strength prediction based on mode I and mode III critical distances and fracture surface investigations with a 3D optical profilometer
JP6543019B2 (en) Evaluation method of corrosion fatigue life of steel
Smolin et al. Blow-up regimes in failure of rock specimens
RU2760634C1 (en) Method for estimating the impact strength of products made of bainitically quenched construction steel
Van Gelderen et al. Monte Carlo Simulations of the effects of warm pre-stress on the scatter in fracture toughness
RU2139515C1 (en) Method determining susceptibility of loaded material to injury and its service life
RU2662479C1 (en) Method of evaluation of the life of steel cases of artillery shells
RU2598972C1 (en) Method for evaluating physical-mechanical properties of high-viscosity sheet structural steels
Dönges et al. Fatigue mechanism and its modeling of an austenitic-ferritic duplex stainless steel under HCF and VHCF loading conditions
RU2498272C1 (en) Test method of metals for unconvertible damage
RU2712776C1 (en) Method of estimating mechanical characteristics of deformed metal objects
US20230266217A1 (en) Fatigue limit testing method for specimens
RU2485476C1 (en) Method to assess impact viscosity of highly viscous sheet structural steels
Zhu et al. Evaluate welding residual of 6082-T6 aluminum alloy welded plate by using ultrasonic method
Fisher et al. Random load fatigue damage accumulation in mild steel
Hakoyama et al. Effect of the determination method of the material parameters on the accuracy of forming limit analyses for 5000 series aluminum alloy