SU1721488A1 - Способ определени температуры локального разогрева метастабильной аустенитной стали - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  исследовани  фазового состава и фазовых превращений, определени  температуры локального разогрева метастабильной аустенитной стали у вершины трещины. Дл  повышени  точности определени  по предлагаемому способу используют серию образцов, деформированных со скоростью не более м/с при различных температурах Тц. Образцы охлаждают до T2i Тц и устанавливают их фазовый состав F. Температуру локального разогрева определ ют по коррел ции между Тц, T2i и F. 1 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к способам исследовани  тепловых свойств вещества, конкретнее к способам определени  локальной температуры метастабильных аус- тенитных сталей у вершины трещины.

При распространении трещины в мета- стабильных аустенитных стал х, в зоне пластической деформации у вершины трещины протекают два конкурирующих процесса: пластическа  деформаци , благопри тствующа  мартенситным превращени м, и локальный разогрев материала, преп тствующий таким превращени м. Температура, а следовательно, и фазовый состав стали в локальном объеме материала у вершины трещины определ ют сопротивление таких сталей распространению трещины. Однако точные методы измерени 

температуры локального разогрева материала у вершины распростран ющейс  трещины в насто щее врем  отсутствуют.

Известен способ определени  рассе ни  энергии в материале при вибрационном нагреве, позвол ющий определить количество выделившегос  тепла путем измерени  разности скоростей изменени  температуры образца при вибрации и без него.

Данный способ не позвол ет определ ть локальный разогрев материала при одноразовом нагружении.

Известен также способ определени  температуры локального разогрева стали у вершины трещины, согласно которому образцы стали деформируют до разрушени , при этом с помощью хромельалюминиевых

|

ГО

-А

оо со

термопар измер ют разницу температур между исследуемой точкой вблизи вершины трещины и реперной точкой, наход щейс  далеко от вершины трещины.

По данному способу исследуема  точка измерени  температуры должна быть расположена на рассто нии 3-5 мм от вершины трещины дл  того, чтобы отверстие, куда вставл етс  термопара, не внесло возмущений в поле напр жений вокруг вершины трещины. Это не позвол ет с высокой точностью определ ть локальный разогрев стали непосредственно у вершины трещины .

Цель изобретени  - повышение точно- сти определени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что дополнительно используют серию образцов из исследуемой стали, деформацию до разрушени  которых производ т со скоростью нагружени  не более 3 v10 м/с (что исключает локальный разогрев) при различных температурах Ti, расположенных выше температуры разрушени  образца стали Т2 (Та Тч). После разрушени  образцы ох- лаждают до Та, затем производит рентгенографическое определение фазового состава F поверхности изломов всех образцов. Устанавливают зависимость между величинами F, TI и Т2, после чего с помощью этой зависимости определ ют температуру локального разогрева местабильной аустенит- ной стали у вершины трещины. Дл  этого сопоставл ют количество мартенситной формы на поверхности излома исследуемого образца стали и охлажденных до Jz образцов исследуемой стали, выделив среди последних такой излом, в котором количество мартенситной фазы будет равно количеству данной фазы на поверхности излома образца стали. В этом случае можно считать , что температура разрушени  образца будет равна локальной температуре у вершины рапростран ющейс  трещины исследуемого образца стали, так как обеспечило образование одинакового количества мартенситной фазы. Такое утверждение справедливо при условии одинаковой степени пластической деформации на поверхности изломов стали и образцов, которое в случае аустенитных сталей соблюдаетс  достаточно строго. Другим условием реализации предлагаемого способа  вл етс  выбор стали , в которой тбчка начала мартенситных превращений при деформации Md и точка начала мартенситных превращений при охлаждении деформированной стали должны находитьс  выше температуры Та.

Дл  обосновани  способа выбрана ме- тастабильна устенитна  сталь Н26ТЗ в закаленном состо нии. При охлаждении ниже 20°С заданна  сталь испытывает мартен- ситные превращени  (Мн -20°С).

Ударные испытани  образцов провод т в интервале температур от 20 до - 196°С на ма тниковом копре МК-30. Статические испытани  образцов провод т на машине универсальной дл  испытаний материалов 1958У-10-1 при скорости перемещени  захватов 0,02 мм/мин. Полученные изломы подвергают рентгено- структурному анализу.

На чертеже представлена температурна  зависимость количества а-мартенсита в закаленной стали Н26ТЗ: 1 - в стали при ее охлаждении (мартенсит охлаждени ); 2-на поверхности ударных изломов, полученных при различных температурах испытани , а также на поверхности статических изломов, полученных при скорости нагружени  0,02 мм/мин и температурах40 (крива  3), 70 (крива  4) и 100°С (крива  5) и охлажденных до различных температур,

Видно, что с понижением температуры испытани  количество о. -мартенсита на поверхности ударных изломов увеличиваетс .

Дл  определени  температуры локального разогрева и фазового состава стали Н25ТЗ у вершины трещины в ударном образце , испытанном при 20°С (при 20°С в стали отсутствует мартенсит охлаждени  и не требуетс  предварительного охлаждени  статических образцов), проведена сери  статических испытаний образцов с малой скоростью деформации в интервале температур 40-100°С. Полученные изломы охлаждены до 20° и -20°С и т.д. Излом, полученный при 70°С (по предварительно проведенным исследовани м именно эта температура оказалась искомой), после испытани  перенесен без охлаждени  в камеру высокотемпературной приставки к рентгеновскому дифрактометру ДРОН-1,5 и определено качество - мартенсита на поверхности излома при 70°С. После охлажде- ни  изломов определено количество а-мартенсита на их поверхности. Из чертежа (кривые 2 и 4) видно, что количество -мартенсита на поверхности статического излома, полученного при 70°С и охлажденного до 20°С, равно количеству а-мартенсита на поверхности ударного излома, испытанного при 20°С. Дл  примера приведены результаты исследований статических изломов, полученных при 40°С (крива  3) и 100°С (крива  5). Следовательно, локальна  температура при разрушении ударного образца при 20°С равна 70°С, а количество

а -мартенсита в зоне пластической деформации у вершины трещины составл ет 50% (крива  4). После прохождени  трещины поверхность излома ударного образца охлаждаетс  до 20°С, вследствие чего количество а-мартенсита увеличиваетс  до 60%,

На количество а-мартенсита оказывает вли ние не только температура, но и степень пластической деформации. Дл  корректного определени  температуры локального разогрева метастабильной аус- тенитной стали по предлагаемому способу необходимым условием  вл етс  наличие одинаковой пластической деформации как на поверхности исследуемой стали, так и излома образцов. Дл  оценки пластической деформации сопоставл ют ширину дифракционной линии (211)К а-фазы, полученную при рентгенографировании ударных и статических изломов (шероховатость изло- мов во всех случа х практически одинакова ), Разрушение стали Н26ТЗ при низких температурах не сопровождаетс  охрупчи- ванием, изломы остаютс  в зкими. Поэтому ширина дифракционной линии, полученна  с поверхности таких изломов, остаетс  практически посто нной.

Ширина дифракционной линии (211) К, а - фазы, полученна  с поверхности ударных изломов, приведена в таблице.

Ширина дифракционной линии, полученной с поверхности статического излома при 70°С равна 3, рад. Она практически равна ширине линии, полученной с поверхности ударных изломов. Одинаковое значение ширины дифракционной линии свидетельствует и об одинаковой степени пластической деформации имеющей место на поверхности указан

0

5

0

5

0

5

ных изломов. Следовательно измерение фазового состава на поверхности изломов обусловлено только температурой стали.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет в метастабильных аустенитных стал х определ ть температуру локального разогрева у вершины распростран ющейс  трещины. Использование изобретени  позволит более корректно судить о вли нии температуры испытани  на свойства и механизм разрушени  данного класса сталей, а в практике технической экспертизы - более точно оценивать температуру разрушени  деталей машин, и, следовательно, более достоверно устанавливать истинную причину такого разрушени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  температуры локального разогрева метастабильной аустенитной стали у вершины трещины, включающий деформацию до разрушени  образца стали и измерение температуры , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  используют серию образцов из исследуемой стали, деформацию провод т со скоростью нагружени  не более З Ю7 м/с при различных температурах Тц. после разрушени  образцы охлаждают до температуры T2i TII, затем провод т рентгенографическое определение фазового состава F поверхности изломов образцов, устанавливают зависимость между величинами F, Tti и T2I, по которой определ ют температуру локального разогрева метастабильной аустенитной стали у вершины трещины.

   -200

   -100