RU2760634C1 - Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали - Google Patents
Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760634C1 RU2760634C1 RU2020136284A RU2020136284A RU2760634C1 RU 2760634 C1 RU2760634 C1 RU 2760634C1 RU 2020136284 A RU2020136284 A RU 2020136284A RU 2020136284 A RU2020136284 A RU 2020136284A RU 2760634 C1 RU2760634 C1 RU 2760634C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- level
- bainite
- residual austenite
- impact strength
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к физическому материаловедению, в частности к неразрушающему контролю конструкционных сталей в лабораторных или заводских условиях в различных отраслях промышленности. Сущность: изготавливают образцы в виде неразрушаемых эталонов, осуществляют их обработку на бейнит в виде изотермической закалки во всем бейнитном интервале и во всем временном интервале превращения. Полученный набор эталонов используют для контроля уровня ударной вязкости, температуры и времени закалки контролируемого изделия рентгенографическим способом. Рентгенографическим способом определяют общее количество остаточного аустенита и общее количество углерода в остаточном аустените каждого эталона. После получения данных о доле углерода в остаточном аустените на единой диаграмме строят графики зависимости доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали, коррелирующей с уровнем ударной вязкости в эталонах, от режима изотермической закалки во всем бейнитном интервале по температуре и времени выдержки. Уровень ударной вязкости контролируемого изделия получают на графике согласно значению его доли углерода в остаточном аустените при сопоставлении с величиной доли углерода в остаточном аустените эталона. Технический результат: возможность осуществления экспресс-контроля для оценки уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации контролируемого изделия из закаленной на бейнит среднеуглеродистой легированной конструкционной стали, с определением соответствия задаваемому уровню ударной вязкости при сохранении целостности изделия. 5 ил.
Description
Изобретение относится к физическому материаловедению, в частности к неразрушающему контролю конструкционных сталей в лабораторных или заводских условиях в различных отраслях промышленности.
Оно может быть использовано для среднеуглеродистых легированных конструкционных сталей, закаленных с образованием бейнитных структур с повышенными требованиями прочности и трещиностойкости. Таких, например, как высокопрочные метизы и другие мелкоразмерные детали ответственного назначения, пружины, трубные стали и т.д. для контроля - соответствия качества проведенного режима изотермической закалки, уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации изделий.
В настоящее время изотермическая закалка широко используется в машиностроении при серийном производстве из экономно легированных конструкционных сталей ответственных деталей, таких как высокопрочные метизы: болты, винты, гайки, шпильки и т.п. К механическим свойствам таких деталей предъявляются повышенные требования, в частности, в них должны обеспечиваться сочетание высокой прочности и трещиностойкости. Для обеспечения таких свойств детали после высокотемпературной аустенитизации подвергают термической обработке в нижней части изотермического превращения переохлажденного аустенита для получения структуры нижнего бейнита. Контроль качества проведенной термической обработки изделий осуществляется путем испытания механических свойств (твердость, растяжение и ударная вязкость) образцов - свидетелей из этой же стали, термообработанных в каждой отдельной партии деталей.
Поэтому разработка способа неразрушающего контроля уровня ударной вязкости серийных изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали является важной технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение.
Известен способ оценки ударной вязкости металла [ГОСТ 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах"; Ю.М. Лахтин «Металловедение и термическая обработка металлов», издательство: ООО «ТИД» Аз-book» (2009 г., с. 81-82)] путем разрушения образца с концентратором посередине одним ударом маятникового копра Шарпи. По шкале маятникового копра Шарпи полную работу К, затраченную при ударе, ударную вязкость, КС, МДж/м2, определяют как работу удара, отнесенную к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора, S.
Однако этот способ является разрушающим для исследуемого материала, для его осуществления требуются определенного размера образцы и нанесение трещин различной длины для уточнения оценки ударной вязкости, т.к. важна работа распространения вязкой или хрупкой трещины, что значительно усложняет способ. Ударную вязкость измеряют с помощью устройства, являющегося довольно редким в заводской практике и, следовательно, усложняющим получение требуемого результата. Кроме того, при использовании этого способа может быть недостаточная точность определения работы разрушения, так как из-за разброса значений ударной вязкости исследуемых материалов, перемещение маятника после разрушения образца может быть различным. Также этот способ предполагает ограничение по толщине и по размеру исследуемого образца. Таким образом, описанный способ не решает проблемы неразрушающего контроля уровня ударной вязкости различных по форме и размеров деталей после обработки в бейнитной области температур.
Известен способ определения ударной вязкости металла [Патент РФ №224981] путем генерации поверхностных ультразвуковых волн на металлическом листе, измерения скорости указанных волн и определения по ним параметра (ΔV) скорости для определения ударной вязкости в соответствии с функцией корреляции, связывающей ударную вязкость исследуемых образцов с параметрами скорости ультразвуковых волн на испытательных образцах, полученной ранее на исследуемых образцах, содержащих аналогичный сварной узел. Параметр скорости определяют по меньшему значению скоростей или по разнице скоростей поверхностных ультразвуковых волн на металлическом листе сварного узла и на части, изготавливаемой из основного материала металлического листа. При этом разность скоростей вычисляют по меньшему значению из двух скоростей в сварном узле и меньшему значению из двух скоростей, измеряемых в двух основных направлениях детали, изготавливаемой из основного материала металлического листа.
Однако данный способ ограничен определением ударной вязкости сварного узла тонкого листа из металла, рассчитан на исследование ударной вязкости в сварном шве, в жидкой среде и при использовании поверхностных ультразвуковых волн на тонком металлическом листе, что усложняет получение точных результатов. При этом параметры, связанные со скоростью распространения ультразвуковых волн в сварном узле, имеют корреляцию с ударной вязкостью металла в сварном узле, не точны (в связи с изменением свойств поверхностного слоя (упрочнение) в процессе предварительной операции по получению гладкой поверхности как подложки, так и сварного шва). Способ рассчитан на изготовление калибровочных исследованных образцов для сравнения (эталонный лист) и испытуемых образцов, т.е. испытание предварительное и в тех же условиях, что и последующего образца, которое испытывают для получения опосредованной оценки ударной вязкости. Но калибровочные образцы уже должны быть с данными об ударной вязкости металла, которая испытывается на других образцах механически (определение микротвердости, использование копра Шарпи и т.д.) Также способ использует опосредованные данные эталона в качестве коррелирующих данных по ударной вязкости, по скорости распространения ультразвуковых волн, но при этом вначале получают данные механического испытания ударной вязкости по ГОСТу 94-54-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах", а затем опосредованно получают уровень ударной вязкости в этой стали, что неприемлемо для малоразмерных образцов (метизов, болтов и т.д.) и усложняет способ оценки ударной вязкости отдельно контролируемых от эталона закаленных конструкционных легированных сталей с изотермической выдержкой изделий при различных режимах термообработки на бейнит из-за многообразия типов бейнита, формирующихся в бейнитном интервале температур. При этом способ функционально ограничен определением на поверхности тонких листов ударной вязкости в сварном узле и сравнением с эталонным вариантом - определением ударной вязкости на том же месте, где и сварной шов находится, что неприемлемо в случае контроля любых изделий в объеме для более точной информации о фазовых превращениях после закалки, и когда контролируемое изделие, кроме опосредованной ударной вязкости, проверяют на качество термообработки с установлением температуры и времени выдержки и ресурса эксплуатации контролируемого изделия, для получения данных о фазовых превращениях в изотермически закаленных на бейнит легированных конструкционных сталях. Способ неточен, т.к., имея опосредованные данные с привлечением механических испытаний ударной вязкости, нельзя получить по этим данным информацию о причинах ее снижения. Для этого требуются дополнительные исследования структурного состояния разрушающим способом (приготовление металлографических образцов и химическое травление). Следовательно, и этот способ не решает проблему неразрушающего контроля уровня ударной вязкости и качества термической обработки закаленных на бейнит стальных деталей ответственного назначения.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ оценки уровня ударной вязкости конструкционных сталей при образовании бескарбидного бейнита [А.Ю. Калетин, А.Г. Рыжков, Ю.В. Калетина. Повышение ударной вязкости конструкционных сталей при образовании бескарбидного бейнита. Ж. "Физика металлов и металловедение", 2015, т. 116, №1 с. 114-120.], заключающийся в том, что вначале готовят образцы исследуемых сталей различного состава и содержания углерода. Затем их нагревают на 870°С с выдержкой 30 мин. и после этого охлаждают с печью с постоянной скоростью - 1°/мин для получения бейнитной структуры. Структуру стали в этих образцах изучают на оптическом микроскопе, предварительно подготовив поверхность (шлифование, полировка, травление). Количество остаточного аустенита измеряют магнитометрическим методом. Ударную вязкость определяют путем излома образцов типа 1 на маятниковом копре по ГОСТ 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах". Для определения параметра решетки остаточного аустенита на рентгеновском дифрактометре в Кα-излучении железа снимали характеристическую линию (311)γ. Полученные данные использовали для расчета содержания углерода в остаточном аустените по методике (А.Ю. Калетин. Влияние остаточного аустенита на структуру и свойства конструкционных сталей после высокого отпуска, диссертация канд. тех. наук. Свердловск, 1985, 199 С.), затем определяли расчетным путем долю углерода в остаточном аустените к общему содержанию углерода в стали. При этом было показано, что доля углерода в остаточном аустените может характеризовать морфологические особенности структурных составляющих фазовых превращений (бескарбидный бейнит или бейнит с карбидами), и уровень ударной вязкости стали в зависимости от состава стали.
Однако этот способ ограничен исследованием крупногабаритных изделий из конструкционных сталей, использует режим термической обработки, заключающийся в непрерывном охлаждении с малой скоростью, что усложняет и удорожает процесс получения заданных свойств изделия, так как процесс охлаждения таких деталей может занимать значительное время. Кроме этого, способ усложнен использованием различных методов получения заданных параметров структурных и механических свойств (количество остаточного аустенита - магнитометрическим методом, параметр решетки остаточного аустенита - рентгеновским методом, ударную вязкость - механическим методом по ГОСТу 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах" и т.д.). При этом ударную вязкость определяют разрушающим способом - для оценки ее уровня в стали наряду с опосредованной оценкой по доле углерода в остаточном аустените по отношению к его общему содержанию в стали, что сужает функциональные возможности способа относительно мелкоразмерных изделий, подвергаемых изотермической закалке на бейнит.
Таким образом, наиболее близкому решению присуща недостаточная точность и малая информативность для деталей из конструкционных сталей, преимущественно среднеуглеродистых, изотермически закаленных на бейнит. Этот способ также не решает технической проблемы неразрушающего контроля по оценке уровня ударной вязкости, и при этом требует большого количества времени для подготовки и проведения ударных испытаний.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является разработка опосредованного способа неразрушающего контроля уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации изделий небольшого размера, преимущественно из среднеуглеродистых конструкционных сталей, термообработанных методом изотермической закалки на бейнит.
Техническая проблема решается достижением технического результата, заключающегося в разработке способа экспресс-контроля с сохранением целостности изделия, оценки уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации контролируемого изделия из закаленной на бейнит среднеуглеродистой легированной конструкционной стали, с определением соответствия задаваемому уровню ударной вязкости.
Для достижения технического результата в предлагаемом способе оценки уровня ударной вязкости закаленной на бейнит конструкционной среднелегированной стали изделие из этой стали нагревают под закалку в аустенитную область, охлаждают в область температур бейнитного интервала, рентгеновским методом определяют количество остаточного аустенита, и параметр решетки остаточного аустенита, на основании полученных данных рассчитывают общее содержание углерода в остаточном аустените, рассчитывают долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в данной стали, согласно изобретению, предварительно готовят эталоны из стали данного состава, для этого заготовки охлаждают в режиме изотермической закалки на бейнит, охватывающей весь бейнитный интервал температур и временной интервал превращения, после такой термообработки получают набор эталонов, которые используют для контроля уровня ударной вязкости, температуры и времени закалки, а также оценки ресурса эксплуатации контролируемого изделия неразрушающим способом - рентгенографическим, которым определяют и общее количество остаточного аустенита, и общее количество углерода в остаточном аустените каждого эталона, после получения данных о доле углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в эталонах. Далее строят диаграмму, на одном поле которой расположены графики зависимостей доли углерода в остаточном аустените от режима изотермической закалки, то есть времени выдержки для каждой температуры, с охватом всего интервала температур превращения на бейнит, затем для контролируемого изделия берут рентгенографически определенное ранее общее содержание остаточного аустенита и долю углерода в остаточном аустените и на координатной линии диаграммы - «доля углерода» - отмечают точкой уровень ударной вязкости, коррелирующей с долей углерода, получают сравнительные данные об уровне ударной вязкости в контролируемом изделии при сопоставлении с величиной доли углерода в эталоне, опосредованно коррелирующей с уровнем ударной вязкости. Затем получают данные о проведенном режиме термообработки в контролируемом изделии после того, как от точки, указывающей на реальный уровень ударной вязкости в контролируемом изделии, проведут горизонтальную пунктирную линию до пересечения наклонной линии графика или графиков, построенных для определенной температуры изотермической закалки, а затем пунктирную вертикальную линию или линии от места пересечения на графике или графиках с координатной линией, обозначающей время изотермической закалки.
Такие диаграммы могут быть построены для каждого состава конструкционных сталей, используемых для производства изделий, подвергаемых изотермической закалке в бейнитном интервале температур.
Изготовление эталонов из конструкционной легированной стали для проведения изотермической закалки при различных температурах и с различным временем выдержки в процессе закалки, позволяет расширить функциональные возможности способа за счет наличия разнообразных по составу и свойствам набора стандартных эталонов, и тем самым, позволяет быстро проводить контроль качества изделий, поступающих в лабораторию для определения эксплуатационных свойств, т.е. осуществлять экспресс-контроль. По сравнению с наиболее близким способом заявленный способ использует для получения данных и об общем содержании остаточного аустенита, и о параметре решетки остаточного аустенита, и о доле углерода в остаточном аустените неразрушающий рентгеновский способ, то есть с сохранением целостности любого изделия, что значительно упрощает контроль, сокращает его время и увеличивает производительность оценки контролируемых изделий. Способ также позволяет за счет опосредованной оценки доли углерода в остаточном аустените, а не разрушающих воздействий при испытании на ударный изгиб по ГОСТ 9454-78 "Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах", точно оценить уровень ударной вязкости контролируемого изделия и ресурс эксплуатации изделия и тип образующегося при закалке бейнита. По сравнению с наиболее близким способом заявляемый способ позволяет более широко использовать данные эталона того же состава, объединяя их на диаграмме по каждому составу в виде графиков зависимостей, охватывающих весь бейнитный интервал температур, весь временной интервал изотермической закалки, используемые на практике в промышленности при изготовлении изделий из конструкционной стали, что является существенной новизной и расширяет функциональные возможности способа. Проведение горизонтальной и вертикальной пунктирных линий от точки на координатной линии, оценивающей уровень ударной вязкости, к графическим наклонным линиям и к координатной линии (временная зависимость) расширяет функциональные возможности способа в целом, позволяя оценить полученные данные неразрушающего контроля, качество проведенной термообработки и опосредовано - ресурс эксплуатации контролируемого изделия, а также позволяет иметь образцы - стандарты по определению уровня ударной вязкости и получить ГОСТ на еще один - альтернативный способ определения ударной вязкости легированных сталей.
Способ иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 предоставлена диаграмма, на одном поле которой размещены графики зависимости доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода от температур закалки с изотермической выдержкой на бейнит и времени этой выдержки в серии эталонов из стали 38ХС.
На фиг. 2 представлено на фоне диаграммы-эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости при получении бескарбидного бейнита - высокое содержание ударной вязкости в контролируемой стали.
На фиг. 3 представлено на фоне диаграммы-эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию графита в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости для получения бейнита с карбидами - низкое значение ударной вязкости конструкционной стали.
На фиг. 4 представлено на фоне диаграммы-эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости при получении бескарбидного бейнита - высокое содержание ударной вязкости в контролируемой стали. Проведение горизонтальной и вертикальной пунктирных линий от точки на координатной линии, оценивающей уровень ударной вязкости, к графическим наклонным линиям и к координатной линии (временная зависимость) расширяет функциональные возможности эталона и способа в целом, позволяя оценить, сопоставить с эталоном полученные данные неразрушающего контроля качества проведенной термообработки и опосредовано - ресурс эксплуатации контролируемого изделия.
На фиг. 5 представлено на фоне диаграммы - эталона (фиг. 1) содержание доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в контролируемом изделии путем размещения на соответствующей координатной линии полученных данных о доле углерода в остаточном аустените в виде точки. Для случая оценки уровня ударной вязкости для получения бейнита с карбидами - низкое значение ударной вязкости конструкционной стали. Проведение горизонтальной и вертикальной пунктирных линий от точки на координатной линии, оценивающей уровень ударной вязкости, к графическим наклонным линиям и к координатной линии (временная зависимость) расширяет функциональные возможности эталона и способа в целом, позволяя оценить, сопоставить с эталоном полученные данные неразрушающего контроля качества проведенной термообработки и опосредовано - ресурс эксплуатации контролируемого изделия.
Способ осуществляют следующим образом.
Для контроля качества продукции на предприятии, выпускающем изделия из конструкционной стали после изотермической закалки на бейнит, предварительно в контролирующей лаборатории готовят набор образцов - эталонов, являющихся стандартами для лаборатории. Для этого используют набор качественных образцов (без дефектов) из данной легированной конструкционной стали - после нагрева и выдержки изотермически закаливают эти образцы во всем бейнитном интервале температур (350-425°С). Каждый эталон исследуют неразрушающим - рентгеновским способом. Определяют количество аустенита, определяют параметр решетки остаточного аустенита. На основании полученных данных рассчитывают количество остаточного аустенита, общее содержание углерода в остаточном аустените, рассчитывают долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали для каждого эталона. При этом содержание доли углерода коррелирует опосредованно с уровнем ударной вязкости эталона и, следовательно, не требуются механические испытания на ударный изгиб, как подтвердили исследования. При наличии готовых эталонов контролируют поступающие на очередной контроль качества изделия известного состава, полученные после закалки, т.е. после проведения предполагаемого режима термообработки. Для этого, неразрушающим - рентгеновским способом для контролируемого изделия определяют общее количество остаточного аустенита, параметр решетки остаточного аустенита, рассчитывают долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания в стали. По результатам полученного рентгеновским методом анализа доли углерода в остаточном аустените, коррелирующего с уровнем ударной вязкости, для эталонов из среднеуглеродистой легированной конструкционной стали изотермически закаленной в бейнитном интервале температур, строят графики зависимости: доля углерода - время выдержки при изотермической закалке - при различных температурах во всем бейнитном интервале превращения. Располагают все полученные для различных температур изотермической закалки графики на одном координатном поле. При этом для образцов-эталонов получают полную сравнительную картину оценки и качества проводимого режима термической обработки и выявленного уровня ударной вязкости с опосредованным прогнозированием ресурса эксплуатации. Для поступающих на контроль изделий, полученные рентгеновским методом данные - долю углерода в остаточном аустените по отношению к общему количеству остаточного аустенита, аппроксимируют в виде точки на общей координатной линии диаграммы - доля углерода остаточного аустенита. После этого проводят пунктирную горизонтальную линию от точки до пересечения наклонной на графике, определяя температуру закалки контролируемого изделия. Опуская вертикальную линию от точек пересечения на графике до координатной линии - время выдержки, устанавливают время выдержки контролируемого изделия при этой температуре. Так, например, уровень ударной вязкости, представленный на фиг. 2, показывает, что ресурс эксплуатации стали высокий, а уровень ударной вязкости, представленный на фиг. 3 показывает, что ресурс эксплуатации низкий, или следует заключение, что сталь хрупкая и эксплуатация ее нежелательна.
Пример.
В заводской лаборатории готовят образцы-эталоны из качественной бездефектной среднеуглеродистой легированной конструкционной стали состава 38ХС. Образцы имеют размер 15×20×6 мм. Эти заготовки нагревают на 900°С и выдерживают 30 мин. Затем их подвергают изотермической закалке на бейнит: в пределах бейнитного интервала температур - одни эталоны закаливают при 350°С с выдержками: 5; 10; 20; 30; 60; 80; 100 мин. и т.д.
Затем - серию эталонов закаливают при 375°С с теми же временными выдержками, что и ранее.
Затем - при 400°, 425°С с выдержками как ранее. Таким образом получают серию эталонов одного и того же состава, но различающихся режимом термической обработки - изотермической закалки в бейнитном интервале температур.
После закалки образцы-эталоны исследуют неразрушающим способом - с сохранением целостности их, что для изделий малого размера (метизы, болты, гайки и т.д.), которые подвергаются значительным ударным нагрузкам, является единственным и наиболее точным. Рентгеновским методом определяют общее содержание остаточного аустенита, Аост путем съемки характеристических линий (111) аустенита и (110) феррита и вычисления по формуле:
где: J(111)γ - интегральная интенсивность линии (111) аустенита,
J(110)α - интегральная интенсивность линии (110) феррита;
затем рентгеновским методом определяют параметр решетки остаточного аустенита путем съемки характеристической линии (311) аустенита и рассчитывают содержание углерода в остаточном аустените исследуемой стали по формулам:
зависимость параметра кристаллической решетки аустенита от концентрации углерода в среднелегированных конструкционных сталях имеет вид:
где: а нм - параметр решетки остаточного аустенита,
масс % Саустенита - содержание углерода в остаточном аустените;
затем определяют количество углерода, находящегося в остаточном аустените, относительно общего количества углерода в стали:
где Qc - общее количество углерода, находящегося в остаточном аустените;
Затем определяют долю углерода в остаточном аустените относительного общего содержания углерода:
которая коррелирует с уровнем ударной вязкости стали, как показали исследования,
где: Dc - доля углерода в остаточном аустените относительно его содержания в стали,
Сс - общее содержание углерода в стали.
Полученные данные: общее содержание остаточного аустенита, долю углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали эталона используют для сопоставления данных, полученных неразрушающим контролем для изделий, поступивших на контроль качества изделий путем сравнения, сопоставления данных уровня ударной вязкости, т.е. содержания доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию углерода в стали, ресурса эксплуатации и соблюдения режима термообработки.
Для этого строят диаграмму, на одном поле которой размещены графики: зависимость уровня ударной вязкости (доля углерода в остаточном аустените) от времени изотермической выдержки при различных температурах закалки, с охватом всего бейнитного интервала температур. Таким образом, получают весь спектр измерений свойств стали - эталона, закаленной на бейнит (фиг. 1).
Эту диаграмму используют как ориентир для получения качественных изделий после получения данных с контролируемых изделий.
Далее на координатной линии (прямой) диаграммы - «доля углерода….» отмечают точкой уровень ударной вязкости (он же опосредованно выражен в виде доли углерода) - в контролируемом изделии (фиг. 2) и (фиг. 3).
На фиг. 2 видно, что уровень ударной вязкости в случае получения бескарбидного бейнита высокий и, следовательно, контролируемая сталь имеет высокую трещиностойкость.
На фиг. 3 - уровень ударной вязкости в контролируемом изделии низкий и, следовательно, режим закалки прошел с отклонениями и в результате получен бейнит с карбидами, следовательно, изделие хрупко.
В первом случае (фиг. 2) изделие имеет, соответственно, относительно большой ресурс эксплуатации.
Во втором случае (фиг. 3) изделие имеет, соответственно, относительно низкий ресурс эксплуатации.
Сопоставление данных эталона: общее содержание остаточного аустенита и доли углерода в остаточном аустените по отношению к общему содержанию в стали с данными изделия подтверждают тип полученного бейнита в контролируемом изделии (бескарбидный бейнит или бейнит с карбидами, соответственно).
Проведя от точки на координатной линии диаграммы «доля углерода…» прямую пунктирную горизонтальную линию с наклонной линией на графике, получаем информацию о температуре закалки, при которой образовывался бейнит (фиг. 4, 5).
Проведя от точки пересечения линии горизонтальной с наклонной линией на графике вертикальную пунктирную линию вниз получаем информацию о соответствии выдержки контролируемого изделия при выявленной температуре закалки (фиг. 4, 5), что очень важно, т.к. время выдержки является одним из основных факторов, определяющих тип бейнита и влияющих на уровень ударной вязкости (о чем проинформирует заказчика контролируемого изделия эталон).
Таким образом, предлагаемый способ оценки уровня ударной вязкости закаленных на бейнит конструкционных сталей обеспечивает по сравнению с известными аналогами следующие преимущества:
- способ осуществляют полностью неразрушающим способом;
- способ позволяет проводить экспресс-контроль качества изделий, преимущественно, мелкоразмерных, но очень ответственных, подвергающихся большим ударным нагрузкам;
- способ позволяет повысить точность оценки уровня ударной вязкости в контролируемых сталях, закаленных на бейнит, и определить тип образовавшегося бейнита;
- способ позволяет значительно расширить возможности получения информации о контролируемом изделии, объясняя причину снижения ударной вязкости;
- способ позволяет прогнозировать поведение конструкционных сталей в процессе эксплуатации, предостеречь от нежелательных режимов и условий эксплуатации;
- способ позволяет расширить функциональные возможности за счет широкого охвата данных по уровню ударной вязкости и режиму термообработки на одном координатном поле графиков;
- способ позволяет автоматизировать процесс неразрушающего контроля ударной вязкости серийных и крупносерийных изделий ответственного назначения;
- способ позволяет иметь образцы - стандарты по определению уровня ударной вязкости и получить ГОСТ на еще один - альтернативный способ определения ударной вязкости легированных сталей.
Claims (1)
- Способ оценки уровня ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит среднеуглеродистой конструкционной стали, включающий изготовление образцов, их обработку на бейнит, определение количества остаточного аустенита, определение параметра решетки остаточного аустенита и содержание углерода в остаточном аустените, определение доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали, сравнение связи величины доли углерода в остаточном аустените с уровнем ударной вязкости, и определение ударной вязкости, отличающийся тем, что образцы изготавливают в виде неразрушаемых эталонов, при этом их обработку на бейнит ведут в виде изотермической закалки во всем бейнитном интервале и во всем временном интервале превращения, таким образом получают набор эталонов, которые используют для контроля уровня ударной вязкости, температуры и времени закалки контролируемого изделия неразрушающим способом - рентгенографическим, с помощью которого определяют и общее количество остаточного аустенита, и общее количество углерода в остаточном аустените каждого эталона, после получения данных о доле углерода в остаточном аустените на единой диаграмме строят графики зависимости доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали, коррелирующей с уровнем ударной вязкости в эталонах, от режима изотермической закалки во всем бейнитном интервале по температуре и времени выдержки, после чего уровень ударной вязкости контролируемого изделия получают на графике согласно значению его доли углерода в остаточном аустените при сопоставлении с величиной доли углерода в остаточном аустените эталона.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020136284A RU2760634C1 (ru) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020136284A RU2760634C1 (ru) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2760634C1 true RU2760634C1 (ru) | 2021-11-29 |
Family
ID=79174132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020136284A RU2760634C1 (ru) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2760634C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115449607A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-12-09 | 武汉科技大学 | 一种延长冷作模具材料寿命的等温气淬工艺参数的确定方法 |
| RU2795997C1 (ru) * | 2022-11-25 | 2023-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1118912A1 (ru) * | 1980-07-24 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я В-2548 | Способ определени ударной в зкости материалов |
| JPH03261604A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-21 | Midori Anzen Kk | 打撃力測定装置 |
| JP3261604B2 (ja) * | 1994-10-11 | 2002-03-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 廃棄物処理方法 |
| UA72515C2 (ru) * | 2000-03-23 | 2005-03-15 | Снекма Моторс | Способ определения ударной вязкости сварного соединения и устройство для измерения скорости распространения поверхностных ультразвуковых колебаний, предназначенное для осуществления способа |
| UA73517U (ru) * | 2012-03-20 | 2012-09-25 | Запорожский Национальный Технический Университет | Способ определения ударной вязкости аустенитных мангановых сталей |
-
2020
- 2020-11-03 RU RU2020136284A patent/RU2760634C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1118912A1 (ru) * | 1980-07-24 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я В-2548 | Способ определени ударной в зкости материалов |
| JPH03261604A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-21 | Midori Anzen Kk | 打撃力測定装置 |
| JP3261604B2 (ja) * | 1994-10-11 | 2002-03-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 廃棄物処理方法 |
| UA72515C2 (ru) * | 2000-03-23 | 2005-03-15 | Снекма Моторс | Способ определения ударной вязкости сварного соединения и устройство для измерения скорости распространения поверхностных ультразвуковых колебаний, предназначенное для осуществления способа |
| UA73517U (ru) * | 2012-03-20 | 2012-09-25 | Запорожский Национальный Технический Университет | Способ определения ударной вязкости аустенитных мангановых сталей |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115449607A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-12-09 | 武汉科技大学 | 一种延长冷作模具材料寿命的等温气淬工艺参数的确定方法 |
| CN115449607B (zh) * | 2022-08-04 | 2024-01-26 | 武汉科技大学 | 一种延长冷作模具材料寿命的等温气淬工艺参数的确定方法 |
| RU2795997C1 (ru) * | 2022-11-25 | 2023-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fan et al. | Research on fatigue behavior evaluation and fatigue fracture mechanisms of cruciform welded joints | |
| Vervynckt et al. | Characterization of the austenite recrystallization by comparing double deformation and stress relaxation tests | |
| Torabian et al. | Thermal response of DP600 dual-phase steel under ultrasonic fatigue loading | |
| Haggag et al. | Structural integrity evaluation based on an innovative field indentation microprobe | |
| Pan et al. | Lattice strain and damage evolution of 9–12% Cr ferritic/martensitic steel during in situ tensile test by X-ray diffraction and small angle scattering | |
| Metya et al. | Nonlinear Lamb wave for the evaluation of creep damage in modified 9Cr–1Mo steel | |
| Mas et al. | Heterogeneities in local plastic flow behavior in a dissimilar weld between low-alloy steel and stainless steel | |
| Argandona et al. | Detection of secondary phases in UNS S32760 superduplex stainless steel by destructive and non-destructive techniques | |
| RU2760634C1 (ru) | Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали | |
| Bertolo et al. | A comprehensive quantitative characterisation of the multiphase microstructure of a thick-section high strength steel | |
| Parareda et al. | Fatigue resistance evaluation of high Mn-TWIP steel through damage mechanics: A new method based on stiffness evolution | |
| Akinlabi et al. | Impact of quenching on the hardenability of steels EN-3 (∼ 1015), EN-8 (∼ 1040) and EN-24 (∼ 4340) during jominy end quench technique | |
| Sepsi et al. | Quasi-non-destructive characterization of carburized case depth by an application of centerless x-ray diffractometers | |
| Luo et al. | Constitutive relationship of fusion zone in the spot welds of advance high strength steels | |
| Chatterjee et al. | Dynamic fracture behaviour of thermo-mechanically processed modified 9Cr–1Mo steel | |
| Switzner et al. | Influence of line pipe steel microstructure on NDE yield strength predictive capabilities | |
| RU2795997C1 (ru) | Способ оценки ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали | |
| Behnken et al. | Micro-residual stresses caused by deformation, heat, or their combination during friction welding | |
| Glover | Double Soaking of Medium Manganese Steels | |
| Keyvani | Laser ultrasonic investigations of recrystallization and grain growth in cubic metals | |
| Cao et al. | Hydrogen Embrittlement Evaluation and Prediction in Press‐Hardened Steels | |
| Vadholm | Investigation of low temperature toughness and crack initiation in welded structural steels | |
| Das et al. | Correlation between fatigue response of preformed bend DP600 steel specimen and wheel disc | |
| Gonchar et al. | Ultrasonic and Metallographic Study of the Heat-Affected Zone of a Carbon Steel Welded Joint Under Plastic Deformation and Fatigue | |
| Yoon et al. | Fatigue life and fatigue crack propagation behavior of JLF-1 steel |